Системы связи с шумоподобными сигналами - Варакин Л.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Сосредоточенная помеха с равномерным спектром. Предположим, что
сосредоточенная шумовая помеха является гауссовским стационарным
случайным процессом с равномерной спектральной плотностью мощности Nп в
пределах полосы частот сигнала шириной F. Если мощность помехи Р", то ее
спектральная плотность мощности Nn=PnlF, а отношение сигнал-помеха на
выходе согласованного фильтра аналогично (10.2), (10.14) будет <72п =
2р2?. Как при одном элементе, так и в случае сигнала в целом, чем больше
база, тем больше отношёние сигнал-помеха q2 на выходе по сравнению с
отношением сигнал-помеха р2=Рс/Ра на входе. Поэтому с ростом базы сигнала
подавление сосредоточенной помехи увеличивается.
Сосредоточенная помеха одинаковым образом действует на все элементы
сигнала. Если они обладают равными энергиями, то элементные отношения
сигнал-помеха q2n (10.19) равны между собой. В результате оптимальным
накоплением будет линейное, поскольку весовые коэффициенты (10.36) также
равны между собой. И в этом случае набор каналов сводится к одному
фильтру, согласованному с сигналом.
Отношение сигнал-помеха q2n (Ю.2) пропорционально отношению сигнал-помеха
р2 на входе приемника. Кратко поясним, чем определяется отношение р2.
Мощность сигнала Рс на входе приемника определяется мощностью передатчика
Рпер создающего полезную информацию, КНД антенн передатчика Dnep и
приемника Опр, расстоянием до передатчика г, условиями распространения
радиоволн. В свою очередь мощность помехи Рп на входе приемника
определяется мощностью передатчика РПер, создающего помеху, КНД его
антенны Dnep.n, КНД антенны приемника в направлении передатчика помехи
йПрп, расстоянием до него гп и условиями распространения радиоволн.
Полагая, что условия распространения радиоволн одинаковы, имеем
197
jd_ __ Рпер Dnep Aip / ?n_ \ v ^ (10 41)
[ ^пер п Рцр n \ r J
Pп Pnep п -^пер n ^np i
где v зависит от среды, в которой распространяются радиоволны. Для
свободного пространства \-2. При использовании УКВ следует полагать, что
v=4. Из (10.41) видно, что отношение Рс/Ра включает в себя основные
технические и пространственные характеристики системы передатчик -
приемник - передатчик помехи. Величины правой части (10.41) определяют
стоимость и во многом эффективность системы связи и системы разрушения
информации. Таким образом, отношение Рс/Рп имеет большое практическое
значение при разработке радиотехнических систем. В зависимости от
отношений параметров, входящих в правую часть (10.41), и, особенно, от
rjr отношение Рс/Рп может быть различным, в том числе много меньшим
единицы. Если rjr изменяется, то и Рс/Рп изменяется, но более резко.
Расчеты показывают, что отношение Рс/Рп может достигать значений (10...
120) дБ. Из формулы (10.2) следует, что если даже Рс/Ра-р2<^.1, то
велич^йа q2, которая определяет помехоустойчивость приема информации
(q2=2h2), может быть сделана существенно больше единицы. Следовательно,
увеличивая базу используемых сигналов В, можно достигнуть заданного
значения q2.
Совместное воздействие помех и шума. Используя ШПС с большими базами,
можно "извлекать" сигналы из-под помехи, во много раз превосходящей
сигнал по мощности. Предел увеличения этой способности определяют
собственные шумы приемника, у которых спектральная плотность мощности
постоянна и равна N о и практически не изменяется с изменением полосы
пропускания.
Известно, что при воздействии сосредоточенной помехи с мощ-1' ностью Рп и
собственного шума приемника со споктральной плотностью N0, отношение
сигнал-помеха на выходе
2 - ф рш/рП , . = __Рс_ 2 в, (10.42)
ЧшП 4 1+Рш/Рп Рп + Рш '
где q2 = 2E/N0- отношение сигнал-шум; Pm = N0F- мощность соб-1 ственного
шума, попадающего в полосу пропускания шириной F. Если Рш"Рп, то q2mn~q2,
а если Рш<СРп, то с собственным шумом приемника можно не считаться. При
этом q2mn (10.42) совпадают с q\ (10.2).
Из приведенных результатов следует, что помехоустойчивость при
воздействии сосредоточенных помех определяется р2=Рс/Рп и базой
используемых сигналов. Отметим, что получейцый результат справедлив при
двух условиях - сосредоточенная помеха является гауссовским случайным
процессом и обладает равномерной спектральной плотностью. Во многих
случаях эти условия не выполняются, например, при действии мощной
структурной помехи. В этих случаях помехоустойчивость в значительной мере
определяется подобием и различием структур сигнала и помехи, т. е. тем,
как подавляются отдельные элементы сигнала помехой.
198
Сосредоточенная помеха с неравномерным спектром. Допустим, что помеха
является стационарным случайным процессом с неравномерной спектральной
плотностью мощности N{o). В этом случае коэффициент передачи
согласованного фильтра определяется следующим выражением (см., например,
[4, 5]):
= е-1"Т' (10.43)
где с - постоянная; g(со) - спектр сигнала. Отношение сигнал-помеха при
этом определяется выражением
Ф= - ] 1 da. (10.44)'
я {J N (ш)
При определении влияния изменения формы спектров в формуле (10.44) на
