69031

Сигналы и помехи в каналах со случайными параметрами. Источники и математические модели непрерывных помех

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Для этих каналов характерно что свойства аддитивной помехи шума остаются прежними а понятие случайности относится только к видоизменениям принимаемой реализации сигнала. Случайный характер может носить как амплитуда так и фаза принятого сигнала.

Русский

2014-09-29

146 KB

12 чел.

Лекция 5.1

Тема 5. Сигналы и помехи в каналах со случайными параметрами.

Занятие 1. Источники и математические модели непрерывных помех.

Физическая природа, источники и классификация мультипликативных помех.

Математические модели воздействия мультипликативных помех на сигнал.

/2/. 131-135

/1/. 141-143

Учебные вопросы.

Физическая природа, источники и классификация мультипликативных помех.

Классификация каналов связи.

Как было отмечено в лекции 2.1, при передаче дискретных и непрерывных сообщений могут использоваться дискретные либо непрерывные сигналы.

В той же лекции была приведена классификация каналов по признаку изменения параметров физической среды передачи сигналов, т. е. линии связи или канала (в узком смысле).

Вместе с тем каналы могут быть классифицированы по признаку вида передаваемого канала на входе и выходе канала (в широком смысле). На рисунке 5.1.1 показана структура канала в различных сечениях.

(рисунок)

Из рисунка видно, что по мере преобразования сигнала канал по указанному признаку может классифицироваться и как дискретный и как непрерывный.

В теме 4 были рассмотрены свойства непрерывного канала (линии связи) с неслучайными параметрами.

В лекции 4.1 речь шла о свойствах идеального канала (без помех), который полностью определяется своей КПФ  и соответствующей ИХ . К свойствам идеального канала приближаются некоторые системы проводной связи (малой протяженности).

В лекции 4.2 рассмотрена модель непрерывного канала с неслучайными параметрами, которую называют гауссовым каналом. этот канал задается не только КПФ, но корреляционной функцией (или энергетическим спектром) флуктуационной помехи — гауссова стационарного шума при .

К гаусовскому каналу приближаются многие магистрали проводной связи, а также радиоканалы между стационарными корреспондентами диапазона УКВ и ДЦВ.

В теме 5 рассматриваются непрерывные каналы со случайными параметрами.

Для этих каналов характерно, что свойства аддитивной помехи (шума) остаются прежними, а понятие случайности относится только к видоизменениям принимаемой реализации сигнала . Случайный характер может носить как амплитуда так и фаза принятого сигнала.

Изменения, происходящие с амплитудой и фазой сигнала при прохождении его через линию связи, которые затрудняют регистрацию этого сигнала приемным устройством, называется мультипликативной помехой.

Мультипликативные помехи.

В канале со случайными параметрами различают две основных вида мультипликативных помех:

изменяющие фазу;

изменяющие амплитуду(и фазу);

Источники мультипликативных помех имеют двойную физическую природу:

аппаратура канала связи;

среда передачи сигнала.

Случайные изменения фазы определяются:

1) применительно к аппаратуре

случайными значениями начальных фаз при формировании сигналов;

фазовой нестабильностью опорных  генераторов;

2) применительно к среде передачи

изменениями температуры, давления, физического состояния среды (кабельной линии, ионосферы и т. п.), вызывающими изменение времени распространения сигнала;

изменениями времени распространения в результате отражений от неоднородной среды (ионосферы в КВ связи, воды в гидроакустической связи и т. п.).

Случайное изменения амплитуды определяются:

изменениями степени поглощения электромагнитной энергии в направляющей или отражающей среде.

взаимодействием (интерференцией) волн при рассеянии в некотором объеме (тропосферные линии, КВ линии и  т.п.)

Перечисленные источники воздействуют на сигнал с достаточно медленной скоростью. Происходящие при этом изменения амплитуды и фазы сигнала !! замирания ??????

Гораздо большая скорость изменения параметров сигнала происходит тогда, когда в точку приема приходит много откликов излученного сигнала (многолучевое распространение). Такое явление имеет место в каналах со случайной структурой, о которых речь пойдет в теме 6.

Математические модели воздействия мультипликативных помех на сигнал.

Если в качестве модели передаваемого сигнала использовать

    (5.1.1)

то действие мультипликативной помехи в канале со случайными параметрами в общем виде следует представить:

где — огибающая сигнала.

— мгновенная начальная фаза сигнала,

то действие мультипликативной помехи в канале со случайными параметрами в общем виде следует представить:

  (5.1.2)

где — множитель определяющий изменение огибающей (или амплитуды) принятого сигнала.

— слагаемое полной фазы принятого сигнала, определяющее изменение его фазы в канале;

— флуктуационная помеха.

Более наглядно действие мультипликативной помехи видно из представления следующего из (5.1.2)

   (5.1.3)

Т. о., действие мультипликативной помехи проявляется в случайном приращении фазы принимаемого сигнала.

Еще один вид записи (5.1.3) в виде:

показывает, что форма принятого сигнала  в общем случае отличается от формы передаваемого сигнала . Это обуславливает несоответствие спектров сигналов  и . Как правило спектр сигнала  шире. Поэтому каналы со случайными параметрами называют еще часто каналами с рассеиванием по частоте.

Частным, несколько упрощенным случаем является гауссов канал с неопределенной фазой.

  (5.1.4)

В данной модели действуют предположения:

1). — гауссов стационарный процесс, заданный КФ .

2).

3). — случайная величина.

Последнее предполагает два допущения:

случайная величина  равномерно распределена на отрезке :

распределение  неизвестно и подлежит оцениванию.

Собственно выражение (5.1.2) описывает однолучевый гауссов канал с общими замираниями (флуктуацией амплитуды и фазы) или, иначе; канал с неопределенной амплитудой и  неопределенной фазой. Чаще всего такая модель применима к радиоканалам, а также к проводным каналам большой протяженности.

Условия 1) и 3) для гауссова канала сохраняют силу. Условие 2) формируется иначе:

— случайная величина с плотностью распределения .

При описании такого рода каналов используют математический прием: выражения, полученные для гауссова канала с неопределенной фазой  интегрируемой с весом  по параметру  , который входит в .

— отношение мощности сигнала к спектральной плотности помехи.

— отношение мощности сигнала к спектральной плотности БШ на выходе решающей схемы при .

Наиболее универсальным в описании является плотность распределения обобщенных гауссовских замираний ( четырехпараметрическая модель с замираниями ).

(5.1.5)

где

— квадратурные гауссовы компоненты огибающей с параметрами  и  соответственно.

Интересным и полезным свойством распределения (5.1.5) является его трансформация в другие практически важные распределения в частных случаях соотношения между параметрами:

при  имеет место распределение Райса (см. Лекцию 2.9)

при  и  — односторонне нормальное ,  (5.1.6)

и  — распределение Релея

  (5.1.7)

Модель замираний вида (5.1.5), хотя и довольно хорошо аппроксимирует реальные физические процессы, однако приводит к громоздким вычислениям. Поэтому обычно используют более простые модели: релеевскую (при отсутствии регулярной составляющей) и райсовскую (при наличии регулярной илуктуирующей состваляющей).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73380. Література рідного краю. Микола Кирилович Возіянов. «Легенда про Харків» 83.38 KB
  Навчальна: ознайомити учнів із цікавими сторінками біографії автора; опрацювати ідейно-художній зміст твору, визначити його тему й ідею, охарактеризувати головних персонажів. Виховна: прищеплювати інтерес до літератури рідного краю.
73381. Олександр Олесь (Кандиба). «Микита Кожум’яка» 169.8 KB
  Навчальна: опрацювати ідейно-художній зміст твору, визначити його тему й ідею, охарактеризувати головних персонажів та сюжет. Виховна: виховувати пошану до героїв нашого народу. Розвивальна: розвивати творчу уяву, логічне мислення, культуру мовлення, виразне читання.
73382. Картини довколишнього світу, природи в поезіях Т. Шевченка — інша, художня реальність, створена уявою митця за допомогою засобів образної мови 70.07 KB
  Навчальна: ознайомити учнів із цікавими сторінками біографії автора; проаналізувати ліричні твори; визначити художні засоби та образність. Виховна: прищеплювати приязне ставлення до краси навколишнього світу. Розвивальна: розвивати творчу уяву, логічне мислення, вміння висловлювати свою думку.
73383. Павло Тичина. Цікаві відомості про автора. Його поетичні збірки та майстерне відтворення краси природи, патріотичних почуттів засобами художнього слова 244.41 KB
  Народився Павло Тичина в сімї сільського дяка й регента Григорія Тимофійовича Тичини. Першим навчальним закладом була бурса в Чернігові де Тичина співав у хорі Єлецького монастиря а потім у Троїцькому хорі. Тичина не став ані художником ані музикантом хоча певний час у Чернігові керував...
73384. Література рідного краю. Поезія М. Побеляна 65.3 KB
  Чарівний мрії світ — дитинство! Дитинство — пора, коли збуваються всі бажання, коли немає нічого неможливого. Пора радісного сміху, ніжної маминої колискової, перших батьківських повчань, першої прочитаної книжки. Саме змалечку в дитячій душі засівається зерно любові до книжки — на всі літа.
73385. Є. Гуцало. «Зірка», «Чарівники», «Журавлі високі пролітають...» 430.45 KB
  Лірична стихія творчості Є. Гуцала стала формою суспільної опозиції. Переживши жахи повоєнного сільського побуту, автор по-своєму почав сприймати світ людей. Але саме в ліриці він почувається найбільш невимушено, розкуто, живописуючи красу природи й людей, охоче фіксуючи улюблений ним стан осяяння...
73386. М. Рильський. Основні відомості про поета, його вміння бачити красу рідної природи і створювати красу засобами поетичної мови 197.33 KB
  Максим Тадейович Рильський народився 19 березня 1895 року. Рильський студент Київського університету медичного факультету через два роки продовжить навчання на історикофілологічному але революція громадянська війна змусить його перервати освіту і переїхати в село де він вчителюватиме...
73387. Повторення й узагальнення матеріалу, вивченого упродовж навчального року 564.86 KB
  Навчальна: систематизувати та узагальнити вивчений учнями матеріал упродовж II семестру. Виховна: прищеплювати любов до рідної літератури та її митців. Розвивальна: розвивати концентрацію уваги, творчу уяву, логічне мислення, кмітливість.
73388. Походження (етимологія) слова. Етимологічний словник української мови 95.06 KB
  Походження етимологія слова. Як це цікаво проникати в багатоколірний світ слова досліджувати розбирати і вивчати його. Старі слова набувають нового сенсу: мишка пристрій без якого не обійтися при роботі за компютером кішка спеціальні крюки у верхолазів кінь і козел гімнастичні снаряди.