Системы передачи с шумоподобными сигналами (ШПС).

Рассмотренные выше системы многоканальной передачи с ортогональными и линейно независимыми сигналами требуют для нормальной работы той или иной синхронизации: точного совпадения спектра сигнала с полосой пропускания при ЧРК; точного совпадения временных интервалов передачи сигналов отдельных каналов при ВРК; точного определения моментов начала и конца тактового интервала в системах с разделением сигналов по форме активными фильтрами; точной установки момента отсчёта в системе с согласованными фильтрами.

В ряде случаев осуществить точную синхронизацию затруднительно. С подобными ситуациями приходится сталкиваться, например, при организации оперативной связи между подвижными объектами (автомобилями, самолетами). Такая задача возникает при организации оперативной связи с использованием искусственных спутников Земли в качестве ретрансляторов. Во всех этих случаях могут быть использованы системы асинхронной многоканальной связи, когда сигналы всех абонентов передаются в общей полосе частот, а каналы не синхронизированы между собой во времени. Поскольку в таких системах за каналами не закреплены ни частотные полосы, ни временные интервалы и время работы каждого канала произвольно, то такие системы называют системами со свободным доступом к линии связи или системами с незакреплёнными

каналами. В системах со свободным доступом каждому каналу (абоненту) присваиваются определённая форма сигнала, которая и является отличительным признаком, "адресом" данного абонента. В отличие от обычного разделения по форме, где условие ортогональности сигналов выполняется лишь тогда, когда тактовые интервалы всех каналов жёстко синхронизированы, для возможности полного линейного разделения сигналов в системах со свободным доступом ортогональность или линейная независимость должны сохраняться при любых временных сдвигах сигналов. Это значит, что для любой пары сигналов должно выполняться условие

при , где длительность элементарного сигнала, а интегрирование производится на любом интервале от до Строго говоря, условие (9.24) выполняется только в случае, когда сигналы представляют собой белый шум, т.е. имеют неограниченную ширину спектра и бесконечную дисперсию; для реальных сигналов оно невыполнимо. Вместе с тем можно сформировать такие сигналы, для которых (9.24) выполняется приближённо в том смысле, что

т.е. скалярные произведения сигналов при любом сдвиге по времени много меньше энергии элементарного сигнала. Такие сигналы можно назвать почти ортогональным и. По своим свойствам почти ортогональные сигналы приближаются к белому шуму, поэтому их часто называют шумоподобными: их корреляционные функции и спектры плотности мощности близки к аналогичным характеристикам квазибелого шума. Шумоподобные сигналы относятся к классу сложных сигналов, база которых и являются дальнейшим развитием сигналов, различающихся по форме. Теории шумоподобных сигналов и вопросам их использования в различных системах связи посвящены работы Варакина [5].

Наиболее распространённым примером технической реализации почти ортогональных шумоподобных сигналов могут служить определённым образом сформированные псевдослучайные последовательности дискретных, в частности, двоичных радиоимпульсов. База сигналов при этом определяется числом импульсов в последовательности. Каждому каналу присваивается одна из множества почти ортогональных двоичных последовательностей, которая служит "адресом" канала. Это приводит к названию "асинхронные адресные системы связи" (ААСС).

Важным достоинством является то, что нет необходимости в центральной коммутационной станции; все абоненты имеют прямой доступ друг к другу без частотной перестройки приёмных и передающих устройств (рис. 9.9). Здесь достаточно набрать "адрес" вызываемого абонента, т.е. изменить "форму" импульсной адресной последовательности.

В системах с закреплёнными каналами ЧРК и ВРК добавление хотя бы одного нового абонента оказывается возможным лишь при исключении одного из имевшихся в системе. Значительно проще эта задача решается в системах Здесь вследствие свободного доступа к линии связи могут вести передачу любые активных абонентов из общего числа абонентов системы связи. При определении числа нужно учитывать, что вследствие

Рис. 9.9. Структурная схема многоканальной асинхронно-адресной системы связи

неполной ортогональности каналов в неизбежны переходные помехи ("шумы неортотональности"), уровень которых растет по мере увеличения Поэтому число одновременно работающих абонентов должно быть ограничено. Допустимое значение возрастает по мере увеличения базы сигнала, так как чем больше база, тем точнее выполняется условие (9.24, а).

В зависимости от времени активности абонентов от доли времени, занимаемого каналом для передачи сообщений) можно организовать, например, 1 000-канальную систему связи, в которой одновременно ведут передачу любые 50 абонентов из тысячи. В таких системах легко реализуются резервы пропускной способности, возникающие за счёт малоактивных абонентов. Изучив статистику сообщений, передаваемых по каждому каналу, можно установить допустимое число каналов в системе при котором обеспечивается нормальная работа активных каналов.