книги из ГПНТБ / Коновалов Г.В. Импульсные случайные процессы в электросвязи

для энергетического спектра комплексов «млульсио-кодовых групп видеоимпуль­ сов (5.25), можно заключить, что в случае неизменности начальной фазы гармо­ нического заполнения энергетический спектр радиосигнала ИКМ-АМ с учетом сдвига по частоте па ыо подобен энергетическому спектру соответствующего ему видеосигнала. Таким образом, при оценке энергетического спектра радио­ сигнала ИКМ-АМ с неизменной начальной фазой заполнения импульсов доста­ точно -вычислить энергетический спектр модулирующего передатчик видеосиг­ нала, а затем трансформировать его в область частот, близких ох>-

Для большинства способов формирования сигнала ИКМ-АМ начальная фаза высокочастотного заполнения импульсов является случайной, независимо

КІ/=1 г=1

240

Если случайную начальную фазу за­ полнения можно считать равномерно распределенной на интервале (—я, я), и учитывая, что при этом [Ѳ(1)}=0,1ф

из (.6.Ѳ7) следует, что

F (ш) = F„ (со)= 2Гк g(co — w0) [ 2Х

(6 . 68)

/=1 г=\

С учетом (6.69) из (6.57) следует

L m

(6.70)

241

В частном случае одинаковой статистики двоичных символов в группах п групп в комплексах при дополнительных допущениях о равновероятности «еди­

где о)і и о)2 — значения частот заполнения радиоимпульса, соответствующие раз­

A= 1

использование которого при вычислении энергетического спектра предполагает знание характеристической функции случайной фазы несущей Ѳ2ф, г, 9(1, —7, Д, I, ѵ).

Однако, когда фаза несущей может принимать только одно из двух отли­ чающихся на я значений, определение F(со) может быть упрощено путем пере­ хода к эквивалентному сигналу ПКМ-АМ с амплитудой +1 или — 1 в зависимо­ сти от фазы заполнения (такой метод оценки энергетического спектра фазо-млни- пулированного сигнала применен, например, в [48]). Получающееся при этом выражение /'(со) аналогично фб.бб) с учетом того, что матрицы А!7] и А[и], ха­ рактеризующие средние значения импульсов, равны нулю.

В простейшем случае взаимной независимости и равновероятности переда­ ваемых символов при То —Т

(fa) — top) /

на основе вычисления энергетических спектров излучаемых сигналов [32,40,42,22].

242

С помощью (6.74) и приведенных выше соотношений для энергетических спектров можно оценить мощности внеполосных излучений на осно,ве различных по своей сложности моделей радиосигналов.

1,0

0,8

г г Г

0,6 і

делей сигналов ИКМ-ЧМ и ИКМ-ФМ, энергетические спектры которых опреде­ ляются соответственно ф-лами (6.70) и (6.72).

Гл а в а 7

Им пульсны е случайные процессы

васинхронно-адресных системах

7.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АСИНХРОННЫХ СИСТЕМАХ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СВЯЗИ

Предварительные замечания. Наряду с широко распространен­ ными в технике связи синхронными системами в последнее время все больший интерес проявляется к системам, не требующим общей их синхронизации и потому часто называемым асинхронными или асинхронно-адресными системами.

В асинхронных системах многоканальной связи термин асин­ хронный относится не столько к методам передачи и приема ин­ формации (стартстопные методы в отличие от синхронных), сколь­ ко к методам уплотнения и разделения каналов. В связи с этим си­ стемы, основанные на асинхронных принципах уплотнения и раз­ деления каналов и в то же время использующие синхронные мето­ ды приема, демодуляции или декодирования сообщений, осуществ­ ляемые с помощью поканалыгой синхронизации, в полной мере от­ носятся к асинхронно-адресным системам.

Проводимые в последние годы интенсивные исследования в об­ ласти использования асинхронных принципов уплотнения и разде­ ления каналов привели к тому, что в настоящее время известно довольно большое количество вариантов построения систем связи и телеуправления, основанных на этих принципах. Основные сведе­ ния об асинхронно-адресных системах связи (ААСС) и обширная библиография по ним приведегші, в частности, в [18, 95].

Из [18, 95] и других публикаций известно, что существенным фактором, характеризующим работу большинства асинхронно-ад­ ресных систем, являются внутрисистемные импульсные помехи, в борьбе с которыми состоит одна из основных задач при разработке ААСС. Это обстоятельство обусловливает ту значительную роль,

244

которую играет при использовании и разработке подобных систем теория взаимодействия импульсных сигналов1).

В данной небольшой главе невозможно даже в самых общих чертах рассмотреть все многообразие проблем, связанных со спе­ цификой импульсных случайных процессов в системах связи с ис­ пользованием асинхронных принципов, что потребовало бы систе­ матизации огромного количества результатов, полученных к на­ стоящему времени в этой области. Поэтому далее попытаемся, ограничиваясь изложением минимально необходимых сведений из общей теории импульсных потоков, в первую очередь, рассмотреть те, на наш взгляд, важные прикладные вопросы теории импульсных случайных процессов, которые по тем или иным причинам в мень­ шей степени отражены в литературе.

К таким вопросам можно отнести вопросы исследования сигна­ лов в ААСС с поканальной синхронизацией, вопросы оценки осо­ бенностей сигналов в ААСС при использовании методов статисти­ ческого уплотнения, вопросы исследования импульсных случайных процессов при передаче информации в системах, использующих в качестве адресов сигналы сложной формы, и некоторые другие во­ просы. Как и ранее, значительное внимание в данной главе будет уделено энергетическим и корреляционным характеристикам рас­ сматриваемых импульсных случайных процессов.

Краткая характеристика некоторых разновидностей асинхрон­ но-адресных систем и особенностей взаимодействия в них импульс­ ных сигналов. Обратимся к рис. 7.12). В показанной на нем систе­ ме передаваемые сигналы, которые получены в результате модуля­ ции в случае передачи аналоговой информации или кодирования при передаче дискретной 'информации, поступают на устройства ко­ дирования адресов. В каждом из этих устройств сигналу придает­ ся признак, присущий только данному и никаким другим абонен­ там. На приемной стороне по этому признаку сигнал данного або­ нента выделяется в устройстве декодирования адреса и после де­ модуляции или декодирования поступает по назначению.

Адресный признак не является, однако, чем-то особенным, при­ сущим только асинхронно-адресным системам. Как справедливо от­ мечается в і[ 18, 95], вообще говоря, любая система в той или иной

‘) Вопросам развитая теории импульсных случайных потоков применительно к асинхронно-адресным системам связи посвящено большее количество работ отечественных и зарубежных авторов. Из них, в первую очередь, следует упо­ мянуть работы А. Р. Лившица. [63—65], П. М. Седякина [85], Я. С. Ицхоки [38], Б. Р. Левина и В. В. Серова [58, 59], Б. Р. Левина и Я. А. Фомина [61]. А. П. Билепко [9—11], М. Д. Венедиктова, В. В. Маркова, Г. С. Эйдуса [-18]. М. В. (Максимова і[66, 67], Ф. И. Барсукова :[7] и других советских авторов, а также изданные в США работы [103, 130 и д-р.].

2) Для простоты на рис. 7.1 представлена структурная схема для передачи информации только в одном направлении (симплекс). Поскольку, однако, при асинхронном уплотнении тракт связи обычно является общим для всех передат­ чиков и приемников, двусторонняя (дуплексная) система передачи информации может быть образована простым удвоением передающей и приемной аппаратуры, работающей в едином диапазоне частот.

245

степени является адресной, так как для разделения каналов на приемной стороне всегда необходимо, чтобы сигналы различных каналов различались по какому-либо признаку. В импульсных си­ стемах с частотным разделением каналов таким признаком являет­ ся частота заполнения импульсов сигнала, а в системах с времен­ ным разделением — временной промежуток от некоторого момен­ та отсчета, определяемого маркерным синхронизирующим сигна­ лом. Кроме того, известны различные синхронные и полусинхрон­ ные системы с разделением каналов по более сложным адресным признакам {18, 95, 96, 97].

Важной особенностью ААСС является то обстоятельство, что из-за асинхронного характера уплотнения каналов, несмотря на наличие, как правило, весьма ярко выраженного адресного призна­ ка, в нормальных условиях работы системы наблюдается значи­ тельное число «ложных адресов», получаемых в каждом канале как результат асинхронного взаимодействия адресов остальных каналов. Именно в связи с этим для большинства ААСС харак­ терен довольно высокий уровень внутрисистемных помех.

Для борьбы с этими помехами применяют следующие методы: усложнение адресного признака, использование статистических свойств передаваемых сигналов, осуществление поканальной син­ хронизации и ряд других мер, характерных для конкретных ААСС.

Факт возможного использования в ААСС статистических свойств сигналов и осуществление поканальной синхронизации ил­ люстрирует рис. 7.1, на котором показаны изображенные пѵнкти-

Рис. 7.1. Обобщенная структурная схема L-канальной ААСС:

ство); КА — устройство кодирования адреса; Я — передатчик; Пр — приемник; ДКА — устрой­ ство декодирования адреса; ДМ (ДК) — демодулятор (декодирующее устройство); СК — узел синхронизации канала; ИСПС— узел использования статистики передаваемых сигналов; ИСПрС — узел использования статистики принимаемых сигналов; ПИ ^ — приемник инфор­

мации Гго канала

:246

ром узлы использования статистики передаваемых и принимаемых сигналов (ИСПС и ИСПрС) и узлы синхронизации каналов (СК).

К числу наиболее простых ААСС относятся системы с времен­ ным кодированием адресов или, как их также называют, времен­ ные ААСС. Устройство кодирования адреса такой системы, пред­

хронно-адресной системе [122] в качестве адреса использовались всего два импульса, следующих друг за другом через интервал, ко­ торый выбирался различным для разных абонентов и, таким обра­ зом, определял адресный признак. Соответственно к схемам объе­ динения в кодирующих и к схемам совпадения в декодирующих

Однако при выборе адреса только па—1 из этого числа интерва­ лов могут быть выбраны взаимно независимо, а остальные интерва­ лы тесно связаны с ними. В связи с этим, если число возможных временных положений каждого импульса кода адреса равно sa (что соответствует использованию линий задержки с sa отводами),, то общее количество возможных адресов временной асинхронно­

адресной системы, очевидно, равно Naвр = \Па 1

При рациональном кодировании адресов, т. е. таком кодирова­ нии, при котором все интервалы в разных адресах различны, общее число возможных адресов уменьшается и по данным, приведенным

в [18], не превышает , где [х] — наибольшее целое, не пре­

восходящее X.

247

Известны методы расширения ансамбля адресов за счет исполь­ зования при адресном кодировании и декодировании различий в амплитудах и длительностях импульсов адресов [96]. Однако све­ дений об их использовании в каких-либо конкретных асинхронно­ адресных системах не имеется, что, по-видимому, объясняется существенными трудностями реализации достоинств этих методов

впрактических системах.

Сдругой стороны, использование различных частот заполнения

импульсов адресов, как адресного признака, нашло весьма широ­ кое применение и привело к созданию систем с частотно-времен­ ным кодированием адресов так называемых асинхронно-адресных систем связи с частотно-временной матрицей (ААСС с ЧВМ).

При кодировании адреса в такой системе временное положение и частоту заполнения (частоту поднесущей) 4) каждого импульса адреса можно рассматривать как элемент частотно-временной мат­ рицы, содержащей sa строк и та столбцов, где т а — общее число генераторов поднесущих (либо наоборот та строк и sa столбцов, что может вызвать лишь различия в форме записи адресов, которая для одной системы, разумеется, должна быть единой).

Варианты кодирующего и декодирующего устройств ААСС с ЧВМ представлены соответственно на рис. 7.3а, б.

Рис. 7.3. Частотновременное кодирование и декодирова­ ние адреса в ААСС:

Необходимым условием разных адресов является их различие хотя бы одним элементом частотно-временной матрицы. Ясно, что

‘) В данном случае имеется в виду частота первичного высокочастотного заполнения. Далее ,в передатчике импульсы адреса модулируют обычно несу­ щую, частота которой является общей для всех передатчиков .и часто называется рабочей частотой системы.

248

число возможных адресов при соблюдении только этого условии составит

таsa — 1\

Nа ЧВМ

«а — 1 /

Однако при формировании адресов в реальных системах, вво­ дят ряд ограничений. Наиболее распространенным из них является использование различных поднесущих для разных импульсов адре­ са. Из данного ограничения следует, что тя^ п а, а общее число ад­ ресов составляет [18, 95]:

К числу других характерных ограничений относится запреще­ ние использовать в одном и том же адресе импульсы, отличающие­ ся только частотой заполнения. При этом число возможных адресов еще более уменьшается и, как нетрудно показать (см., например [18]), равно

В ААСС с ЧВМ используется также и рациональное кодирова­ ние, при котором все частотно-временные интервалы адресов раз­ личны. Верхняя грань числа возможных адресов при таком кодиро­ вании, как отмечается в [18, 95], может быть определена по фор­ муле

suP А^аЧВМрац —

При усложнении кода адреса и ужесточении накладываемых при его выборе ограничений, количество ложных подстановок ад­ реса уменьшается. С другой стороны, усложнение кода адреса да­ леко не всегда полезно и не только потому, что при этом умень­ шается ансамбль возможных адресов, но и из-за увеличения ве­ роятности «пропаданий» импульсов в реальных системах [18].

При передаче информации в системе одновременно L абонента­ ми на каждой іпоіднесущей взаимодействуют насколько им­ пульсных последовательностей, которые вследствие асинхронного характера их объединения практически всегда можно считать не­ зависимыми.

В ААСС с ЧВМ взаимодействие сигналов в общем тракте этой системы в высокочастотных каскадах ее приемников представля­ ют собой взаимодействие последовательностей радиоимпульсов, а на выходах детекторов взаимодействие последовательностей видео-

249