Системы связи с шумоподобными сигналами - Варакин Л.Е.
Скачать (прямая ссылка):
(или подавлением помехи) в 2В раз. Именно поэтому величину
•^шпс = Я2/Р2 (1 •(r))
называют коэффициентом усиления ШПС при обработке или просто усилением
обработки. Из (1.4), (1.5) следует, что усиление об-
6
работки Kvmc=2B. В ШСС прием информации характеризуется отношением
сигнал-помеха h2=q2/2, т. е.
h2 = B р2. (1.6)
На рис. 1.1 представлены зависимости усиления обработки и базы ШПС В от
отношения сигнал-помеха на входе р2 дБ при значениях q2 (сплошные линии)
и h2 (штриховые линии), равных 10, 20 и 30 дБ, построенные согласно
(1.4), (1.6). Например, если
необходимо иметь h2 = 20 дБ,
к,в,дв
го/>,дБ
Рис. 1.1. Зависимость усиления обработки и базы ШПС от отношения сигнал-
помеха на выходе приемника
а на входе приемника р^= =•-40 дБ, то требуемая база должна быть равна 60
дБ, т. е. В= 106.
Соотношения (1.4), (1.6) являются фундаментальными в теории систем связи
с ШПС. Они получены для помехи в виде белого шума с равномерной
спектральной плотностью мощности в пределах полосы частот, ширина которой
равна ширине спектра ШПС. Вместе с тем эти соотношения справедливы для
широкого круга помех (узкополосных, импульсных, структурных), что и
определяет их фундаментальное значение. В общем случае, усиление
обработки ШПС для произвольных помех
¦^шпс ~ 2 В, (1-7)
где степень приближения зависит как от вида помех, так и от базы ШПС. В
табл. 1.1 приведены значения усиления обработки для некоторых зарубежных
систем связи г навигации.
В табл. 1.1 введены обозначения: ФМ - фазоманипулированный сигнал, ЧМ -
ча- во стотноманипулиров энный сигнал. Приведенные в таблице параметры
соответствуют во
Таблица 1.1. Параметры систем связи с ШПС
Система связи Тип ШПС Ширина спектра, МГц Усиление обработки,
дГ" Ссылки
РАКЕ ФМ 0,01 22 10
CHEROKEE ФМ 1 16 10
RACEP ЧМ 4 - 10
MAGNAVOX ФМ 1 25 10
GPS ФМ 25 47 11
АО
20
О
-АО -20
ЧМ
и
ШПС
'т
20/>г,мб
Рис. 1.2. Помехоустойчивость систем связи с ШПС: ЧМ и AM
7
в основном системам связи шестидесятых годов (первые четыре строки) и
только в пятой строке приведены параметры современной системы GPS (Global
Position System) - многоспутниковой радионавигационной системы [11].
На рис. 1.2 приведены графики помехоустойчивости систем связи с ШПС, с
частотной модуляцией (ЧМ) и с амплитудной модуляцией (AM). Для сравнения
ЧМ и ШПС взяты одинаковые полосы частот, что соответствует В = 100.
Помехоустойчивость системы связи с ШПС рассчитана согласно (1.4), причем
положено, что информация передается с помощью широтно- импульсной
модуляции (ШИМ). Известно, ЧМ обладает высокой помехоустойчивостью и
обеспечивает высокое качество воспроизведения информации при условии, что
отношение сигналчтомеха на входе выше порогового значения р2Пор= 10...15
дБ. При уменьшении р2 ниже порогового значения помехоустойчивость системы
связи с ЧМ резко падает (см. рис. 1.2). Система с AM и эквивалентной
базой В= = 1 работает лишь при р2>0 дБ, зависимость q2 от р2 линейная.
Система связи с ШПС обеспечивает надежный прием информации и при р2<0 дБ.
Например, если положить q2=l0 дБ, то система связи будет работать при
отношении сигнал-помеха на входе -13 дБ, т. е. ,р2 = 0,05. Таким образом,
одним из основных назначений систем связи с ШПС является обеспечение
надежного приема информации при воздействии мощных помех, когда отношение
сигнал-помеха на входе приемника р2 может быть много меньше единицы.
Необходимо еще раз отметить, что приведенные соотношения строго
справедливы для помехи в виде гауссовского случайного процесса с
равномерной спектральной плотностью мощности ("белый" шум). Совместное
воздействие комплекса помех будет рассмотрено более подробно в гл. 10.
Вопросу фильтрации комплекса помех посвящено большое число работ.
1.4. Скрытность системы связи
Это способность противостоять обнаружению и измерению параметров.
Скрытность - понятие очень емкое, так как включает в себя большое
множество особенностей обнаружения ШПС и измерения их параметров.
Поскольку обнаружение ШПС и измерение параметров возможны при различной
первоначальной осведомленности (априорной неопределенности) о системе
связи, то можно указать только основные соотношения, характеризующие
скрытность. Когда известно, что в данном диапазоне частот может работать
система связи, но параметры ее неизвестны, то в этом случае можно
говорить об энергетической скрытности системы связи, так как ее
обнаружение возможно с помощью анализа спектра (энергетическое
обнаружение). Характеристика обнаружения (вероятности ложной тревоги и
пропуска сигнала) полностью определяется отношением сигнал-помеха на
входе приемника-анализатора р2=Рс1Рп, где помеха .представляет собой
собст-
8
венный шум приемника Pn=kT0(Nm-1 )F, a k - постоянная Больцмана, Т0 -
температура окружающей среды, Nm - коэффициент шума приемника. Время
обнаружения ШПС при условии .р2<С1 приближенно определяется соотношением
Гоби" "(F-1!(ip2)-22<74 или
Гобн ж a F, (1.8)
где размерная постоянная a=2[q2kT$(Nш-1)/Рс]2 зависит как от шумовых
