Системы связи с шумоподобными сигналами - Варакин Л.Е.
Скачать (прямая ссылка):
известен давно [58], и он непосредственно следует из теоремы Шеннона [2]
о пропускной способности канала связи с шумами. Эта теорема гласит, что
можно найти такие коды, что пропускная способность канала связи
C = F log2 (1 + Р2)> (Ю.4)
где F - ширина спектра сигналов, равная ширине полосы канала, р2 -
отношение сигнал-помеха по мощности на входе приемника (10.3). Если
действует мощная помеха, т. е. р2<С1, то С= =Fр2/1п2. Соответственно
р2 F/C = In 2. (10.5)
Согласно теореме Шеннона, если имеют место соотношения (10.4), (10.5), то
можно вести передачу информации по такому каналу со сколь угодно малой
вероятностью ошибки. В свою очередь, если в (10.2) заменить Т на 1/W, где
W - скорость передачи информации (длительность двоичной единицы), то
g2n = 2p2F/W. (10.6)
Сравнивая (10.6) с (10.5), можно заметить, что если положить С=И7, т. е.
вести передачу информации со скоростью, равной пропускной способности
канала, то значение отношения сигнал-помеха <72ппор = 21п2 является
пороговым для такой системы связи: если <72п><72п пор, то ошибка будет
сколь угодно малой, если q2n<. <q2u пор, то ошибка резко возрастет в
соответствии с теоремой Шеннона.
185
Таким образом, соотношение (10.2) и целесообразность применения ШПС для
борьбы с мощными помехами вытекают из теоремы Шеннона. Впервые формула
(10.2) была получена для шумовых помех с ограниченной средней мощностью,
но она справедлива и для других помех, в том числе для узкополосных,
импульсных и •структурных (помехи, имеющие ту же структуру, что и
полезный сигнал) [4, 59]. К структурным помехам относят помехи
внутрисистемные, ретрансляционные, имитационные.
В последнее время борьба с преднамеренными помехами в системах связи
ведется в более широком плане: необходимо обеспечить работоспособность
системы связи при одновременном действии комплекса помех, например,
собственного шума приемника, мощной шумовой, импульсной и внутрисистемной
структурной помех и т. п.
В большей части известных работ рассматривается совместное воздействие
шумовой и узкополосных помех. В этом случае в состав оптимального
приемника должны входить режекторные фильтры, подавляющие узкополосные
помехи, что является естественным. Если просуммировать спектральные
плотности узкополосной и шумовой помехи, то оптимальный прием сводится к
приему сигнала на фоне коррелированной помехи (помехи с неравномерной
спектральной плотностью мощности). Эта задача была решена В. А.
Котельниковым в 1947 г. [1]. Он показал, что оптимальный приемник должен
содержать "обеляющий" фильтр, коэффициент передачи которого тем меньше,
чем больше спектральная плотность помехи. По сути дела "обеляющий" фильтр
положен в основу всех оптимальных методов приема сигнала на фоне шумовых
и узкополосных помех при известных параметрах помех и всех адаптивных
методов приема, когда параметры узкополосных помех неизвестны.
Борьбе с импульсными помехами также посвящено много работ, но в
большинстве случаев используют схему ШОУ (широкая полоса - ограничитель -
узкая полоса), предположенную А. Н. Щукиным в 1946 г [60]. Схема ШОУ
непосредственно или в модифицированном виде входит в приемники, которые
принимают сигналы на фоне шумовых и импульсных помех. Ограничитель
подавляет импульсные помехи, но уменьшает отношение сигнал-шумовая
помеха. Совместное использование режекторных (полосовых) фильтров и схем
ШОУ составляет основу некоторых эмпирических методов борьбы с
узкополосными, импульсными, шумовыми и структурными помехами [61, 62] и
др.
Наряду с эмпирическими методами приема существуют общие методы синтеза
адаптивных приемников [63, 64] и др. Характеристики адаптивного приемника
должны слабо зависеть от параметров функций распределения помех. Однако
существующие методы синтеза адаптивных приемников пока еще не дали
окончательного ответа на вопрос, как построить приемник для систем связи
¦с ШПС и какими характеристиками он будет обладать, хотя общая структура
таких приемников известна [65], а именно: это
186
многоканальный приемник, в котором анализатор измеряет уровни помех в
каналах и изменяет их коэффициент передачи. В работе [66] исследован
квазиоптимальный адаптивный приемник для ШПС в виде фазоманипулированного
сигнала, который либо подключает канал к выходу, либо отключает его. В
системах связи оптимальные и квазиоптимальные адаптивные приемники уже
давно используют при разнесенном приеме [65 и др.]. Однако разнесенный
прием осуществляется при малом числе каналов, а современные приемники ШПС
характеризуются большим числом каналов, что обусловливает ряд их
особенностей. Поэтому исследование помехоустойчивости систем связи с ШПС
является актуальной задачей, что подтверждается выходом в свет в нашей
стране книги [65] и выпуском за рубежом специальных номеров журнала [67,
68].
Таким образом, для борьбы с мощными помехами следует использовать ШПС с
большими базами, а прием осуществлять с помощью приемников - линейных с
