Глава 5. ОСНОВЫ ФИЛЬТРАЦИИ МОЩНЫХ ПОМЕХ

5.1. Классификация помех

В предыдущих трех главах была исследована помехоустойчивость различных систем передачи информации (СПИ) при действии двух видов помех. Во-первых, рассматривалось воздействие помехи в виде нормального стационарного случайного процесса с равномерной спектральной плотностью мощности. Типичным представителем такой помехи является собственный шум приемника. Было показано (см, гл, 2), что помехоустойчивость приема

информации при действии такой помехи полностью определяется отношением сигнал/шум (2.20); (2.30), которое зависит только от энергии сигнала и спектральной плотности мощности шума и равно Это отношение выражается через отношение сигнал/шум на выходе согласованного фильтра равенством так как согласно (2.24)

Для надежного приема информации необходимо, чтобы Например, если то вероятность ошибки при когерентном приеме информации будет равна (см. рис. 2.3).

Во-вторых, в предыдущих главах рассматривались взаимные помехи, называемые также системными. Было показано, что применение сложных сигналов и кодового разделения абонентов позволяет успешно бороться со взаимными помехами, если база сигнала много больше числа мешающих абонентов (4.2) и взаимные помехи по мощности не выходят за определенные пределы (4.100), (4.101). Если же взаимные помехи существенно превышают полезный сигнал по мощности, то при линейной обработке сигналов СПИ не будет работоспособной. Такие взаимные помехи будем называть мощными.

Кроме мощных взаимных помех, возможно воздействие мощных организованных помех, предназначенных для подавления радиотехнических систем (см., например, [13, 130]).

Воздействие мощных организованных и взаимных помех существенно зависит от их мощности. Если спектральная плотность мощности помехи описывается функцией то средняя мощность помехи равна

Если интеграл в (5.2) сходится (имеет смысл), то мощность помехи равна некоторой конечной величине. Помехи такого рода будем называть помехами с ограниченной (постоянной) мощностью. При этом Некоторые виды мощных организованных помех нельзя отнести к помехам с ограниченной мощностью, поскольку у таких помех спектральная плотность мощности постоянна в пределах полосы частот, которая намного шире ширины спектра сигнала. Будем называть их помехами с ограниченной спектральной плотностью. К таким помехам относится заградительная шумовая помеха [13]. Помехоустойчивость приема информации при воздействии помех с ограниченной спектральной плотностью мощности не зависит от формы сигналов и полностью определяется отношением сигнал/помеха где спектральная плотность мощности помехи. Для повышения помехоустойчивости необходимо применять алфавиты с объемом Поскольку помехоустойчивость при воздействии таких помех подробно рассмотрена в гл. 2,

То в дальнейшем помехи с ограниченной спектральной плотностью не будут рассматриваться.

Иное положение существует при приеме информации на фоне помех с ограниченной мощностью, у которых В этом случае помехоустойчивость будет определяться не только энергией сигналов, но и их структурой, и некоторыми параметрами. Отметим, что наиболее важным параметром, определяющим помехоустойчивость при действии помех данного рода, является база используемых сигналов (1.3) где ширина спектра сигнала, его длительность.

Рис. 5.1

По своим частотно-временным свойствам помехи с ограниченной мощностью можно разделить на сосредоточенные, узкополосные, импульсные и структурные.

Сосредоточенными помехами называются такие, у которых ширина спектра совпадает с шириной спектра сигнала (сигналов) т. е. и помеха полностью перекрывает спектр сигнала. Узкополосными помехами являются такие, у которых В свою очередь импульсные помехи определяются тем, что их длительность Структурными помехами называются такие, структура которых подобна структуре используемых сигналов, т. е. помехи состоят из тех же элементов, что и сигналы, но отличаются параметрами манипуляции. К структурным помехам относятся все взаимные или системные помехи, а из организованных — имитационные и ретранслированные.

На рис. 5.1 представлена частотно-временная плоскость на которой для примера изображены дискретный частотный (ДЧ) сигнал первого порядка (наклонная штриховка), узкополосная помеха (сплошная горизонтальная полоса), импульсная помеха (сплошная вертикальная полоса), структурная помеха (вертикальная штриховка). Относительно сосредоточенной помехи предположим, что она полностью перекрывает базисный прямоугольник как по частоте, так и по времени.

Отметим, что повышению помехоустойчивости радиотехнических систем вообще и СПИ в частности относительно помех с ограниченной средней мощностью всегда уделялось большое внимание» Первыми работами, в которых было показано преимущество систем со сложными сигналами при воздействии сосредоточенных помех, являются [167, 195]. Исследованию воздействия различного рода помех и сравнению помехоустойчивости радиотехнических систем

с простыми и сложными сигналами посвящено большое число работ (см., например, [6, 7, 16, 25, 27, 78, 94, 123, 124, 126, 157, 158, 166, 171] и др.). Перейдем к рассмотрению фильтрации помех, указанных ранее. Сначала рассмотрим прием отдельных элементов произвольного сигнала.