Глава 5. Помехоустойчивость систем радиосвязи с ППРЧ при совместном применении частотной модуляции, разнесения символов по частоте и блокового кодирования

5.1. Помехоустойчивость систем радиосвязи с ППРЧ при M-ичной ЧМ и L-кратным разнесении символов по частоте

С целью повышения помехоустойчивости СРС с ППРЧ при воздействии наихудшей шумовой помехи в части полосы могут применяться различные способы. Эффективными способами повышения помехоустойчивости являются, например: -ичная частотная манипуляция, разнесение символов на независимые частотные элементы и передача каждого из них на своей частоте, а также кодирование [1,2,11,13,15,20].

Естественно задаться вопросом, какой дополнительный выигрыш можно получить в эффективности СРС с ППРЧ, если объединить -ичную ЧМ и -кратное частотное разнесение символов?

Для решения поставленной задачи сигналы такой СРС представим, как и ранее, в виде совокупности радиоимпульсов длительностью  на каждом скачке частоты ( где  - длительность бита,  - число бит в -ичном символе, ) со случайными начальными фазами, несущие частоты которых перестраиваются в соответствии с заданным псевдослучайным кодом. При этом полагаем, что все информационные -каналы являются смежными друг с другом и образуют частотные сегменты, равномерно распределенные по всему диапазону частот  СРС. Как показано выше, эффективная обработка таких сигналов обеспечивается применением квазиоптимальных квадратичных приемников с адаптивной регулировкой усиления (АРУ) по уровню помех и «нелинейным» сложением выходных выборок квадратичных детекторов. Структурная схема такого приемного устройства изображена на рис.5.1. Для осуществления АРУ (нормирования) в приемном устройстве используется дополнительный канал измерения мощности помехи и шума и формирования весовых множителей вида:

,                          (5.1)

 - мощность шумовой помехи в части полосы.

Рис. 5.1.

Для дальнейшего анализа примем: мощности  точно известны и одинаковы для всех  частотных каналов, что позволяет осуществлять идеальное нормирование напряжения квадратичных детекторов, при котором становится возможным провести математический анализ, происходящих в приемном устройстве СРС процессов. В силу этого, приведенные далее результаты по помехоустойчивости СРС могут использоваться только в качестве нижней границы по сравнению с тем, что может быть реализовано на практике.

Шумовую помеху в части полосы , также как и ранее, представим в виде ограниченного по полосе гауссовского шума, мощность которого  ограничена и равномерно распределена в пределах полосы  где  - параметр, определяющий часть занимаемой помехой полосы , . Мощность помехи , действующей на каждый частотный элемент в пределах подавляемой полосы ,

            (5.2)

где  - ширина полосы частотного канала;  - средняя спектральная плотность мощности шумовой помехи в пределах полосы , ; соответствующее спектральной плотности мощности  отношение сигнал-помеха на входе приемника СРС определяется из выражения

                         (5.3)

и служит для проведения сравнительной оценки помехоустойчивости различных типовых СРС с ППРЧ. Напомним, что такая помеха в части полосы подавляет  смежных частотных каналов с вероятностью

и не подавляет те же  смежных частотных каналов с вероятностью

Из приведенных выражений следует, что при выполнении условия вероятности подавления  и неподавления 1-, приблизительно равны  и , соответственно.

При ограниченной мощности передатчика шумовых помех система РЭП стремится оптимизировать основной параметр помехи – подавляемую часть полосы частот, добиваясь , где  - энергия сигнала на длительности , ;  - мощность сигнала;  - спектральная плотность мощности собственных шумов приемника СРС. Помеха с такими параметрами является наихудшей для СРС. При выбранных моделях сигнала и помехи и равномерном распределении частотных элементов в расширенной полосе частот  помехой может быть подавлено  из  элементов сигнала. На остальные  элементы воздействуют только собственные шумы приемника , которые, как и выше, представим в виде гауссовской помехи с нулевым средним, равномерной спектральной плотностью мощности .

Применительно к рассматриваемым моделям сигнала, шумовой помехи в части полосы, собственных шумов приемника, а также с учетом принятых допущений СВО на бит СРС с ППРЧ может быть представлена известным выражением:

                                (5.4)

где первые три сомножителя характеризуют вероятность подавления помехой  из элементов;  - число сочетаний из  по ;  - УВО на бит в случае подавления помехой  элементов -ичного символа из .

Таким образом, анализ помехоустойчивости -ичной СРС с -кратным разнесением символов по частоте сводится к нахождению УВО на бит  и к последующей оценке зависимости СВО на бит  (5.4) от системных параметров СРС и станции шумовых помех в части полосы.