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

11 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

1082. Мощность и экономичность турбинных ступеней 443.5 KB
  Усилия в турбинной ступени и ее мощность. Относительный лопаточный КПД ступени. Двухвенечные ступени паровых турбин. Процесс расширения в проточной части двухвенечной ступени.
1083. Турбинные решетки и их выбор 3.25 MB
  Геометрические характеристики турбинных решеток. Газодинамические и режимные характеристики турбинных решеток. Маркировка турбинных решеток и их формирование. Зависимости для определения коэффициентов потерь сопловой решетки.
1084. Относительный внутренний КПД турбинной ступени 765.5 KB
  Потери трения диска и лопаточного бандажа. Потери при парциальном подводе водяного пара в турбинную ступень. Потери от утечек в турбинной ступени. Лабиринтовые уплотнения. Потери от влажности водяного пара.
1085. Расчет турбинных ступеней. Методика расчета турбинной ступени 426.5 KB
  Выбор исходных данных и параметров при расчете турбинной ступени. Методика расчета турбинной ступени. Процесс расширения водяного пара в турбинной ступени. Схема отклонения потока в косом срезе сопловой решетки. Особенности расчета турбинных ступеней.
1086. Особенности расчета и проектирования ступеней с длинными лопатками 499 KB
  Уравнения радиального равновесия. Законы профилирования турбинных лопаток. Закон постоянного профиля сопловых и рабочих лопаток по высоте ступени. Примеры исполнения лопаток паровых турбин.
1087. Основы проектирования паровых турбин 613 KB
  Основные показатели паровых турбин и их компоновки. Схема компоновки паровой турбины К-800-23,5 ЛМЗ. Предельная мощность однопоточной конденсационной турбины. Компоновочные решения для паровых турбин ТЭС. Упрощенная тепловая схема конденсационной ПТУ. Способы повышения мощности паровых турбин.
1088. Основные расчеты при проектировании паровой турбины 328 KB
  Построение процесса расширения водяного пара в проточной части турбины и оценки его расхода. Расчет числа ступеней и распределение теплоперепадов по ступеням турбины. Выбор частоты вращения валопровода турбоагрегата и числа его ЦНД.
1089. Обеспечение надежности основных элементов паровых турбин. Выбор конструкции роторов 915 KB
  Конструкции уплотнений паровых турбин. Расчет осевых усилий и способы их компенсации. Пример конструкции паровой турбины. Схема разгрузки осевого подшипника. Статическая прочность рабочих лопаток турбинных ступеней. Конструкции роторов паровых турбин.
1090. Особенности переменных режимов работы паровой турбины 792 KB
  Общая характеристика переменных режимов. Переменный режим работы турбинных решеток. Изменение степени реактивности от расчетного значения. Треугольники скоростей для последней ступени при изменении давления. Распределение давлений и теплоперепадов по ступеням турбины при переменном режиме ее эксплуатации.