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

22720. Латиноамериканська політика США у період адміністрації Р. Рейгана 24 KB
  Латиноамериканська політика США у період адміністрації Р. Рейган был сторонником активизации внешней политики США и такая возможность вскоре представилась благодаря событиям в Центральной Америке. Одновременно США поддерживали демократические силы Сальвадора выступавшие против насилия и других нарушений прав человека эскадронами смерти карательными отрядами правых и способствовали приходу к власти правительства избранного демократическим путем. США помогали стабилизировать обстановку но разгул насилия в стране не прекращался и даже...
22721. Політика США щодо Японії у 90-х роках 43.5 KB
  Політика США щодо Японії у 90х роках. Все эти особенности существенно осложняют политику США в отношении Японии хотя мало влияют на сложившийся консенсус по вопросу о ее фактической безальтернативности. Сторонники сближения с Китаем в свою очередь также не ставят под сомнение необходимость наращивания сотрудничества с Японией отчасти в целях усиления американских позиций в Китае отчасти для сохранения самой Японии в орбите США. Немало американских политиков продолжают относиться к Японии с настороженностью не исключают ее эвентуальный...
22722. Політика США на Близькому та Середньому Сході у період адміністрації Дж. Буша (ст.) 30.5 KB
  Політика США на Близькому та Середньому Сході у період адміністрації Дж. Бюджетные проблемы о которых в основном и говорили средства массовой информации США освещая работу правительства и конгресса 2 августа 1990 г. Президент США отдал приказ о прекращении всех видов торговли с Ираком и о замораживании иракских и кувейтских активов в американских банках. Политика США в данном вопросе базируется на четырех принципах: требование вывода иракских войск из Кувейта; восстановление законного правительства этой страны; приверженность к миру и...
22723. Відносини між США та Російською Федерацією у 1992 р 27.5 KB
  Відносини між США та Російською Федерацією у 1992 р. Отношений США и СНД как таковых не существует так как СНД юридически не существует. В основном это отношения двусторонние США и стран СНД. После распада СССР внимание США было сосредоточено в основном на Росси.
22724. Еволюція відносин США з Російською Федерацією 29.5 KB
  Буш и Путин заявили что они осознают важность многосторонних контртеррористических усилий в том числе под эгидой ООН восьмерки Евросоюза Организации по безопасности и сотрудничеству в Европе ОБСЕ группы 6 2 и в формате НАТОРоссия а также такие региональные контртерроористические инициативы как Шанхайская организация сотрудничества. Публикуется в связи с саммитом НАТОРоссия 28 мая 2002 в Италии Ниже приводится текст справки Белого дома о новом Совете НАТОРоссия опубликованной в связи с проведением 28 мая саммита НАТОРоссия...
22725. Американсько-канадське військово-стратегічне співробітництво в роки холодної війни 24.5 KB
  Канада принимала активное участие в деятельности ООН и внесла значительный вклад в осуществление так называемого плана Коломбо программы по совместному экономическому и социальному развитию принятой на конференции стран британского Содружества в г. В то же время в вопросах обороны Канада полагалась в основном на систему военных блоков в первую очередь НАТО в создании которой в 1949 принимал участие премьерминистр Канады СенЛоран. В 1958 Канада заключила с США соглашение о создании Объединенного командования противовоздушной обороны...
22726. Позиція Канади щодо війни в Індокитаї 21.5 KB
  The next big issue of contention was the war in Vietnam. In early 1965 the war was expanded with the start of an extensive U. As the war escalated Pearson became increasingly doubtful of the wisdom of U. ground troops to Vietnam might lead to a wider war in Asia the Secretary of State for External Affairs Paul Martin decided to make an independent approach to the North by sending Chester Ronning Canada's leading China expert as an emissary.
22728. План Маршалла 22.5 KB
  План Маршалла. Ще одним приводом для розколу світу на два табори став конфлікт що виник у зв'язку з планом Маршалла. Він сформулював основні положення комплексу економічних та політичних заходів щодо здійснення реконструкції в Європі що здобули назву плану Маршалла. СРСР відмовився від участі у плані Маршалла.