5.5. Помехоустойчивость при сосредоточенной и импульсной помехах, случайно появляющихся в отдельных ветвях разнесения

Будем считать, что в отдельные ветви разнесения сосредоточенная помеха попадает независимо с вероятностью а импульсная — независимо от нее с вероятностью следовательно, вероятность их совместного попадания в отдельную ветвь разнесения равна .

Зная эту вероятность, можно найти совместную вероятность попадания сосредоточенной помехи в из ветвей разнесения, импульсной помехи из ветвей и совокупной помехи в к ветвей из причем где число ветвей, в которых присутствует только флуктуационный шум. Найдем теперь вероятность выполнения неравенства (5.31) (верхнюю грань вероятности ошибки при фиксированных параметрах импульсной помехи) при условии, что в «-ветвях разнесения канала имеется кроме флуктуационной только сосредоточенная помеха, в -ветвях — только импульсная помеха, в совокупная помеха, в -ветвях — только флуктуационный шум. Для этого представим квадратичную форму в (5.31) в виде

Величина определяется по -ветвям с сосредоточенной помехой, величина по -ветвям с импульсной помехой, величина по -ветвям с совокупной помехой, а величина по -ветвям с флуктуационным шумом.

Квадратичную форму в (5.31) представим в виде

Величина определяется по ветвям с сосредоточенной помехой, а величина по ветвям, в которых нет ни импульсной, ни сосредоточенной помехи.

При фиксированных параметрах импульсной помехи вероятность ошибки

Усреднение аналогично изложенному выше методу позволяет получить выражение для Средняя вероятность ошибки

Исследуем (5.50) подробнее при (отсутствие импульсной помехи во всех ветвях разнесения). В этом случае

причем определяется из (5.49) при

После интегрирования (5.49) получаем для средней вероятности ошибки при одиночном приеме и рэлеевском распределении амплитуд сигнала и сосредоточенной помехи

а для средней вероятности ошибки при сдвоенном приеме

При выполнении условий (5.39) имеем

Из этих формул видно» что если вероятность наличия сосредоточенной помехи в отдельном канале достаточно мала, можно обеспечить надежную связь даже в условиях существенного превышения мощности сосредоточенной помехи над мощностью сигнала.

На рис. 5.4 показаны зависимости при различных значениях параметра и вероятности Из графиков видно, как велико влияние вероятности наличия сосредоточенной помехи в отдельной ветви разнесения на качество связи.

Если, например, то вероятность ошибки обеспечивается при одиночном приеме для и при сдвоенном приеме для При качественная связь обеспечивается в случае одиночного приема при а в случае сдвоенного приема при Практически при наличии сосредоточенных помех в канале следует предпочитать те виды разнесения, при которых меньше

вероятность попадания сосредоточенной помехи в большую часть ветвей.

Так, при значительном разносе по частоте можно с достаточным основанием считать, что вероятность одновременного попадания сосредоточенной помехи в большое число ветвей очень мала.

Рис. 5.4

В этих условиях разнесение по частоте может оказаться более эффективным, чем прием на разнесенные антенны или угловое разнесение. Прием в частотно-разнесенной системе связи (ЧРСС) осуществляется только по ветвям, свободным на данном интервале времени от сосредоточенной помехи. Отсутствие сосредоточенной помехи в отдельных ветвях можно установить на приемной стороне с помощью порогового устройства (полагаем, что сосредоточенная помеха соизмерима или даже существенно превышает сигнал) и устройства слежения за огибающей сигнала. Такой двойной контроль повышает надежность выявления помехи. Систему ЧРСС полезно проектировать с каналом обратной связи, и в том случае, когда все ветви разнесения окажутся «забитыми» сосредоточенной помехой, прекращать передачу информации по команде, передаваемой по каналу обратной связи.

Для упрощения реализуемости системы ЧРСС можно осуществлять прием по всем каналам разнесения, независимо от наличия в них сосредоточенной помехи, как это делается при обычном разнесенном приеме, и прекращать прием лишь при подавлении помехой всех каналов. Систему ЧРСС, построенную таким образом, назовем вариантом Б, а систему в которой прием информации производится только по «незабитым» ветвям, будем называть вариантом А.

Неплохие результаты при сосредоточенной, помехе в канале могут дать и другие виды разнесения. Более эффективен тот вид разнесения который, при данном географическом расположение мешающих источников и оконечных пунктов полезной связи обеспечивает минимальную вероятность попадания сосредоточенной помехи в отдельные ветви.

На рис. 5.5 приведена структурная схема системы ЧРСС, построенная по варианту А. Аналогично можно построить систему, и при других видах разнесения. На рисунке Приняты следующие обозначения: выходные фильтры число ветвей разнесения): — входное колебание (сигнал плюс помеха) в ветви разнесения; блок измерения необходимых параметров принимаемого сигнала; блок формирования опорных сигналов; блок обнаружения помехи в ветви разнесения; решающий блок (работает в соответствии с заданном алгоритмом, например, квадратичного суммирования); ключ, отключающий вход ветви от если в ней обнаружена сосредоточенная помеха; дискретное запоминающее устройство; логическое устройство (схема И), которое управляется выходами всех Пер — передатчик команды по каналу обратной связи. Когда импульс на выходе исчезает, подается команда о возобновлении передачи информации.

Рис. 5.5

При появлении импульса на выходе (помеха обнаружена во всех ветвях) подаются сигнал на запрещение записи информации и команда запрещения ее передачи. Для реализации системы ЧРСС по варианту отпадает необходимость ключах

Расчет параметров системы ЧРСС можно вести следующим образом. При условии независимости попадания сосредоточенной помехи в различные ветви разнесения с вероятностью вероятность перерывов связи С вероятностью информация будет передаваться по линии связи.

Для варианта А вероятность того, что информация передается и прием ведется по ветвям, свободным от сосредоточенной помехи,

Вероятность ошибки при приеме по ветвям и по варианту А всегда можно подсчитать. Так, при использовании алгоритма квадратичного сложения вероятность ошибки для двоичной системы с активной паузой, ортогональной в усиленном смысле, в рэлеевском канале

В области малых ошибок

Средняя вероятность ошибки при приеме по варианту А

Расчет параметров системы ЧРСС по варианту А можно вести в следующем порядке. Задаваясь величиной определяют сначала число ветвей при котором вероятность перерывов находится в допустимых пределах. Затем, зная с учетом (5.61) определяют необходимую мощность передатчика (значение параметра обеспечивающую допустимую вероятность ошибки.

Пример. Пусть и допустимое значение рпер Следовательно, необходимо выбрать

Тогда, пользуясь (5.51) и задаваясь вероятностью ошибки можно найти Вероятность ошибки приеме по варианту Бил ветвям, забитым помехой, и ветвям, свободным от нее, также всегда можно найти, в частности, с помощью (5.49).

Средняя вероятность ошибки при приеме по варианту Б

где

Располагая формулой (5.52), расчет параметров системы по варианту Б можно вести так же, — как и расчет по варианту А.

Системы разнесенного приема по вариантам и Б можно, естественно, построить и при учете импульсной помехи в канале.

Выводы

1. Оптимальная обработка сигнала при учете в канале одиночной импульсной помехи со случайным моментом прихода требует по сравнению со случаем отсутствия такой помехи существенного усложнения приемиика.

2. Нарушение условия ортогональности с весом, определяемым корреляционной характеристикой сосредоточенной помехи, между системой двоичных Противоположных сигналов (ФМ), а также двоичной AM и сигналом импульсной помехи приводит при оптимальной обработке к энергетическому проигрышу, не превышающему Для двоичной ортогональной системы этот проигрыш не превышает Таким образом, эти системы сигналов не критичны к форме импульсной помехи в канале.

3. Верхняя грань вероятности ошибки для двоичной системы с активной паузой, ортогональной в усиленном смысле (при использовании алгоритма квадратичного суммирования по всем ветвям разнесения и учете кроме флуктуационной как сосредоточенной, так и импульсной помех во всех ветвях разнесения) монотонно падает с ростом числа ветвей разнесения однако тем меньше, чем больше

4. Помехоустойчивость системы связи при разнесенном приеме существенно зависит от вероятностей появления сосредоточенной и импульсной помех в отдельных ветвях разнесения. Предпочтительны те виды разнесения, при, которых меньше вероятность попадания сосредоточенной и импульчной помех в

большую часть ветаей. Определенный интерес сосредоточенной и импульсной помехах в канале имеет разнесенный прием в сочетании с использованием канала обратной связи.