Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обработка фазоманилулированных широкополосных сигналов в современных сиеі-емах связи
1.1. Современное состояние обработки фазоманипулированлых широкополосных сигналов в системах связи 11
1.2. Проблемы, возникающие при приеме широкополосных сигналов 15
1.3. Формулировка цели и задач исследования 18
Выводы 19
Глава 2. Выходной эффект квадратурного приемника с входным полосовым фильтром при приеме фазоманипул ировянного широкополосного сигнала
2.1. Выходной эффект квадратурно і о приемника ири приеме фазомапипу лир о ванного широкополосного сигнала. излучаемого неподвижным источником 20
2.2. Выходной эффект квадратурного приемника с входным полосовым и режекторпым фильтрами при приеме фазоманипулироваппых широкополосных сигналов 32
Глава 3. Обнаружение фазомаанпулиронанного широкополосного сигнала квадратурным приемником с входным полосовым фильтром
3.1. Отношение сигнал/шум на выходе квадратурного приемника 47
3.1.1. Отношение сигнал/шум на выходе квадрачурного приемника при наличии на входе приемника полосового и р ежектор ного фильтров 59
3.2. Обнаружение фазоманипулированного широкополосного сигнала квадрагурным приемником 72
3.2.1. Обнаружение фазоманипул пропан лого широкополосного сигнала со случайной начальной фазой 73
3.2.2. Обнаружение фазомани пул ироваи ного широкополосного сигнала со случайными начальной фазой и амплитудой 79
3.2.3. Обнаружение фазо май штудированного широкополосного сигнала со случайной фазой и амплитудой, содержащей регулярную и флуктуирующую составляющие 85
3.3. Обнаружение фазомаиипулирсшанного широкополосного сигнала квадратурным приемником при режекции узкополосной помехи 92
Выводы 104
Глива 4. Эффективность приема фа зо май и пул и рован ного широкополосного сигнала в приемниках
4.1. Оценивание времени задержки фазомаиипулированного широкополо с кого сигнала в квадратурном приемнике 107
4.2. Оценивание времени задержки фазомапимутированного широкополосного сигнала в приемнике с дискриминатором 115
4.3, Обнаружение широкополосного сигнала в приемнике с рециркулятором 121
4.4, Обнаружение фазоманипуліЕрованного широкополосного сигнала в приемнике с параллельным анализом нескольких рабочих каналов 133
Выводы 146
Заключение
Литература 150
Приложения
- Современное состояние обработки фазоманипулированлых широкополосных сигналов в системах связи
- Выходной эффект квадратурного приемника с входным полосовым и режекторпым фильтрами при приеме фазоманипулироваппых широкополосных сигналов
- Отношение сигнал/шум на выходе квадрачурного приемника при наличии на входе приемника полосового и р ежектор ного фильтров
- Оценивание времени задержки фазомапимутированного широкополосного сигнала в приемнике с дискриминатором
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в современных системах связи широко применяются фазоманипулированные широкополосные сигналы (ФМШПС) с модуляцией фазы по закону псевдослучайной последовательности (ПСП). Применение ФМШПС позволяет повысить их помехоустойчивость, электромагнитную совместимость и эффективность использования радиодиапазона за счет кодового разделения каналов.
Для выделения полезной информации необходимо обеспечивать быстрый поиск сигналов и устойчивую синхронизацию. Определение начала модулирующей ПСП (времени задержки) сигнала осуществляется путем вычисления корреляционного интеграла принимаемого сигнала и его копии с конкретными значениями времени задержки с последующим сравнением результата интегрирования с порогом. При этом точность определения времени задержки и отношение сигнал/шум зависят от вида взаимной корреляционной функции (ВКФ) принимаемого и опорного сигналов. На величину ВКФ существенным образом могут влиять искажения принимаемых сигналов входными цепями приемника. Однако при рассмотрении процедуры измерения времени задержки ФМШПС обычно учитывают только энергетическое ограничение спектра входным полосовым и режекторным фильтрами. Поэтому задачу анализа эффективности приема ФМШПС с учетом оценки влияния входных цепей следует считать актуальной.
Работа выполнялась в соответствии с договором о научно-техническом сотрудничестве между Военным авиационным инженерным университетом и ОАО «Концерн "Созвездие"» от 10.11.2008 г. и договором о научно-техническом сотрудничестве между федеральным государственным учреждением «Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны» МЧС России и Воронежским институтом Государственной противопожарной службы МЧС России от 01.09.2009 г.
Цель работы - разработка методик анализа искажений ФМШПС, вносимых входными цепями в приемниках связи и управления для определения условий достижения максимальной эффективности приема.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать сигнальную составляющую квадратурного приемника при
приеме ФМШПС при наличии:
входного полосового фильтра;
входного полосового и режекторного фильтров.
2. Оценить эффективность обнаружения принимаемого ФМШПС квадра
турным приемником:
с входным полосовым фильтром;
с входным полосовым и режекторным фильтрами.
3. Исследовать влияние входного полосового фильтра на точность оцени
вания времени задержки ФМШПС:
в квадратурном приемнике;
в приемнике с дискриминатором.
4. Оценить эффективность обнаружения ФМШПС при ограничении его
спектра входным полосовым фильтром:
приемником с рециркулятором;
приемником с параллельным опросом нескольких рабочих каналов. Методы исследования. При проведении исследований использовались
методы теории вероятностей и математической статистики, математического анализа, математического моделирования, численные методы анализа и методы оптимального приема. Научная новизна:
1. Разработана методика расчета сигнальной составляющей в квадратурном
приемнике при приеме ФМШПС, и получены новые аналитические выражения,
учитывающие искажения, вносимые входными цепями, определяющими вре
менную задержку.
2. Разработана методика расчета вероятности правильного обнаружения
ФМШПС и получены новые аналитические соотношения для вероятности пра
вильного обнаружения в условиях шумов аппаратуры и узкополосных помех
при приеме ФМШПС:
со случайной начальной фазой;
со случайной начальной фазой и амплитудой;
- со случайной начальной фазой и амплитудой, содержащей регулярную и
флуктуирующую составляющие в квадратурном приемнике, учитывающие ис
кажения, вносимые входными цепями.
Разработана методика расчета, позволившая определить условия достижения максимальной вероятности правильного обнаружения ФМШПС в приемнике с рециркулятором в зависимости от параметров входного полосового фильтра и параметра рециркулятора.
Разработана методика расчета вероятности правильного обнаружения ФМШПС в приемниках с одновременным анализом нескольких рабочих каналов в зависимости от ширины входного фильтра и временного сдвига опорных сигналов в рабочих каналах.
Разработана методика расчета точности оценивания времени задержки ФМШПС в многоканальном приемнике и в приемнике с дискриминатором при изменении ширины полосы входного фильтра.
Достоверность полученных в работе новых результатов и выводов подтверждается: использованием фундаментальных положений теории приема и обработки сигналов, доказанными ранее и проверенными практикой; проведением исследований на моделях, достаточно полно отражающих совокупность факторов, влияющих на моделируемый процесс; совпадением полученных результатов при переходе к частным случаям с известными, а также результатами статистического моделирования.
Теоретическая значимость работы заключается в разработке методик, позволяющих определить условия приема ФМШПС и обеспечивающих максимальную эффективность правильного обнаружения. Практическая значимость состоит в определении условий достижения максимальной эффективности приема ФМШПС в приемниках связи и управления за счет выбора временной задержки опорных сигналов в зависимости от параметров входных цепей.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Полученные аналитические соотношения для сигнальной составляющей квадратурного приемника при приеме ФМШПС, учитывающие изменение
структуры сигнала при прохождении входных цепей и позволяющие определить условия достижения максимума сигнальной составляющей за счет выбора времени задержки.
2. Выявленные условия достижения максимальной вероятности правильно
го обнаружения в квадратурном приемнике при приеме ФМШПС:
со случайной начальной фазой;
со случайной начальной фазой и амплитудой;
со случайной начальной фазой и амплитудой, содержащей регулярную и флуктуирующую составляющие на фоне шумов аппаратуры и узкополосных помех в зависимости от ширины полосы входных цепей.
3. Определены условия максимальной вероятности правильного обнаруже
ния при приеме ФМШПС в приемнике
с рециркулятором;
с одновременным анализом нескольких рабочих каналов учитывающие искажения, вносимые входным полосовым фильтром.
4. Выявленные условия максимальной точности оценивания времени за
держки ФМШПС в многоканальном приемнике и в приемнике с дискриминато
ром, учитывающие изменение полосы пропускания входными цепями.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на X, XIII, XIV, XVI международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2004, 2007, 2008, 2010 гг.); VI, VII, IX, X, XI международных научно-технических конференциях «Кибернетика и высокие технологии 21 века» (Воронеж, 2005, 2006, 2008-2010 гг.).
Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы реализованы в ОАО «Концерн "Созвездие"» при проектировании аппаратуры специального назначения (акт о реализации от 18.08.2010 г.) и в ФГУ «Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны» МЧС России при выполнении ОКР «Комплекс разведки, управления и связи при проведении пожаротушения и аварийно-спасательных работ в условиях особого риска с использованием стационарных комплексов дистанционного наблюдения» (акт о реализации от 30.03.2010 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ объемом 140 страниц, из них лично автору принадлежит 100 страниц. Восемь работ опубликованы в изданиях, включённых в перечень ВАК ведущих рецензируемых журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации: «Известия вузов. Радиоэлектроника», «Известия вузов России. Радиоэлектроника», «Теория и техника радиосвязи», «Телекоммуникации».
Структура и объем работы. Диссертация общим объемом 149 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 141 наименования и двух приложений. Работа содержит 37 рисунков и три таблицы.
Современное состояние обработки фазоманипулированлых широкополосных сигналов в системах связи
Применение широкополосных сигналов (ШПС) в системах связи позволяет обеспечивать высокую помехоустойчивость относительно мощных помех, скрытность, адресность, работоспособность в общей полосе частот, борьбу с .много л ученостью, высокие точности измерений и разрешающие способности, хорошую электромагнитную совместимость со многими радиотехническими системами. В работах [1, 3-5, 10-12, 14, 18, 20, 21, 23-25, 29, 30, 33s 36, 40-115] рассмотрены различные стадии процесса обработки при приеме ШПС. Основное внимание в [46-49, 51-55, 64, 65, 68, 76-78, 83, 85, 86, 96, 102, 106-111] уделяется фазоманипулированным широкополосным сигналам (ФМШПС) с модуляцией фазы по закону псевдослучайной последовательности (ПСП). Свойства последовательностей, на основе которых формируются моделирующие функции для таких сигналов, изложены в [23, 24, 40, 42, 54, 58, 62], Влияние на корреляционные свойства ПСП инверсной модуляции рассматривается в [62], в [63] исследовано влияние іраницьт раздела двух сред и структура нижнего слоя тропосферы на корреляционную функцию ШПС на приемном конце, а а [115] — искажения ШПС из-за дисперсных свойств среды.
Борьба с уз ко полосным и помехами, влиянию которых подвержены системы радиосвязи с ФМШПС, ведется с использованием режектроных цифровых и аналоговых фильтров и рассмотрена в работах [51, 52, 101-105]. Искажения корреляционной функции и энергетические потери ШПС при режекции узкополосных помех анализируются в [43-46, 50, 59], а в [101] приводятся методы уменьшения побочных максимумом изаимно корреляционном функции (ВКФ) ШПС при режекции, В [55J исследован метод снижения уровня боковых лепестков ФМШГТС на выходе фильтра сжатия, и пройдена оценка потери в отношении сигнал/шум при рассогласованном приеме таких сигналов.
В работах [47, 48] на основе быстрого обратного преобразования Лапласа проведен анализ влияния переходного процесса ч избирательном тракте радиоэлектронного устройетпа па фрагмент фазомапипулировашюй последовательности радиоимпульсов с прямоугольной и синусоидальной формой. Искажения спектра фаюманипулир оианных колебаний в нелинейных резонансных усилителях рассмотрены в [53], а в [56, 57] проведено сравнение энергетических спектров ШПС различных типов.
Для установления факта работы системы связи с ШПС необходимо обнаружение. Большое внимание обнаружению ШПС и условиях априорной неопределенности уделено в работах [4, 21, 76-S2, L17-12GJ. Для извлечения передаваемой информации в системах связи с ШПС необходимо осуществить обнаружение и анализ. При этом методы обнаружения и анализа во многом зависят от степени априорной неопределенности. В [76] проведен сравнительный анализ характернанк помехоустойчивости энергетического обнаружителя и автокорреляционных обнаружителей, показано, что при построении средств радиомониторинга целесообразно использовать автокорреляционные обнаружители с квадратурной обработкой, а в [77, 106] исследованы принципы построения автокорреляционного анализатора ф аз о мани пул ир ов энных сигналов. Разработка эффективных алгоритмов обнаружения ШПС показаны в работе [78, 81, 82]. Зависимость величины порога обнаружения от параметров входного сигнала в системах связи с ШПС исследуется в [80]. В [94] рассматриваются пути повышения помехоустойчивости приема ШПС.. а полученные результаты позволяют улучшить количественные и качественные характеристики приемной системы, исследование помехоустойчивости ТЛПС с фазовой и частотной манипуляции в условиях наличия в радиоканале помех различного происхождения проведено в [108], а в [107] для повышения помехоустойчивости приема ФМШПС используется составной многочастотньтй ШПС, дан расчет его распознаваемости. В [69, 79] проведен анализ помехоустойчивости в приемном устройстве: с рекуррентным согласованным фильтром для одновременного обнаружения и распознавания ансамбля ШПС при воздействии мощных структурных помех- Результаты статистического синтеза приемного устройства системы спутниковой связи с фильтрацией полезного сигнала в структурных помехах на основе фазоманипулировапных сигналов приводятся в [96], сравнивается помехоустойчивость синтезированного приемника с обычным корреляционным приемником. В [97] решена задача разработки оптимальных алгоритмов фильтрации дискретного параметра ШПС и синтеза структур приемных устройств для одновременного обнаружения и распознавания нескольких ШПС в условиях действия белого гауссовского шума. Целью статьи [114] является синтез оптимального вероятностно-информационного фильтра для приема ШПС, когда случайная составляющая сигнальной смеси значительно превышает регулярную.
Системы радиосвязи на первом этапе своей работы функционируют как поисковые системы обнаружения [1, 4, 41, 121]. На этом этапе необходимо обнаружить факт наличия сигнала. В [2] представлен обзор методов построения и оценки алгоритмов поиска, позволяющие повысить эффективность экспериментальных исследований. Задачи анализа эффективности циклических процедур поиска в широкополосных системах связи рассмативаются в [11, 21, 70]. Задачи поиска ШПС рассматриваются в [4, 11, 21, 22, 30, 39, 40, 65-75]. В работах [65, 66, 71, 75] разработаны алгоритмы поиска ШПС, а в [67, 68] рассмотрена комплексная оценка помехоустойчивости алгоритмов поиска, и предложен метод для повышения помехоустойчивости. В [73, 74] рассмотрена реализация алгоритма нерификации результатов поиска ШПС. В [98, 99] разработан адаптивный алгоритм совместной фильтрации дискретного и непрерывных параметров (задержки и амплитуды) ШПС, построенных на М-по еле до вате ль костях, на основе которого синтезирована структура приемного устройства для быстрого поиска.
Обязательным условием осуществления оптимальной демодуляции является знание синхропараметров, к которым относятся начальная фаза несущей, момент прихода сигнала, частота несущего колебания, частота следования дискретных сигналов 25, 91, 116]. В системах связи с ШПС но всех случаях требуется временная синхронизация [25, 36, 91, 116. 122]. так как с помощью кодовой последовательности осуществляется сжатие спектра принимаемых сигналов и выделение полезной информации. Динамические режимы в следящей системе оценки параметров ФМШПС сигнала исследованы в [86], и выделена область значений параметров системы, соответствующая установлению в ней режима слежения. В [89] представлена методика обеспечения быстрого вхождения в синхронизм, используя различные коды, кодовые фазовые соотношения и дополнительные синусоидальные сигналы на нескольких возможных частотах, а в [87] исследовано влияние не стабильностой частот тактовых генераторов и доплеровских сдвигов на качество функционирования дискретной системы синхронизации ПШС. В [93] предложен вариант построения приемного устройства с фазовым методом измерения несущей частоты входного импульсного сигнала. В [83-85] исследованы принципы построения адаптивного измерителя параметров ФМШПС, Метод оценки задержки ШПС на основе использования согласованного с ШПС фильтра предложен в [90], а в [92] рассматривается вопрос построения оптимальной пекогерентной системы слежения за задержкой приемника ШПС.
Выходной эффект квадратурного приемника с входным полосовым и режекторпым фильтрами при приеме фазоманипулироваппых широкополосных сигналов
На практике при обнаружении сигнала используется последовательно- , параллельная процедура обработки, при которой происходит параллельный опрос выходного эффекта нескольких каналов. Найдем зависимости вероятностей правильного обнаружения от времени задержки сигнала? отношения сигнал/шум, ширины полосы пропускания входного фильтра и временного сдвига опорных сигналов в каналах.
Входная смесь сигнала со случайной начальной фазой и помехи (3.1) после прохождения полосового фильтра поступает в три параллельных рабочих капала (рис- 4.9), опорные сигналы которых сдвинутъг друг относительно друга во времени на р.ть, где коэффициент № может принимать значения 0.7 -=- 1Л, В каждом из рабочих каналов смесь сигнала и помехи поступает в квадратурные каналы, в которых после перемножения с с о ответствую (цим и опорными сигналами, интегрируется и возводится в квадрат. Выходные сигналы квадратичных усилителей суммируются и сравниваются с порогом в пороговом устройстве.
Решение о присутствии сигнала на входе приемника выносится, если выходной эффект хотя бы одного из рассматриваемых рабочих каналов Превысил уровень заданного порога. В противном случае, выносится решение об отсутствии сигнала. Эффективность обнаружения сигнала в рабочем канале характеризуется вероятностью его правильного обнаружения, которая определяется как (3.57). Как было показано ранее, выражение для вероятности правильного обнаружения ФМШГ1С с амплитудой, содержащей регулярную и флуктуирующую составляющую и случайную начальную фазу для одного рабочего канала D,9 имеет вид (3.87). Если амплитуда принимаемого сигнала содержит только регулярную составляющую, то вероятность правильного обнаружения сигнала со случайной начальной фазой для одного рабочего капала принимает вид (3.67); если амплитуда принимаемого сигнала случайна и описывается релеевскнм распределением, то выражение для вероятности правильного обнаружения для одного рабочего канала имеет вид (3.76), причем При одновременном просмотре трех рабочих каналов, если с - время задержки принимаемого сигнала относительно начала модулирующей ПСП опорного сигнала в первом канале, то г7-є-итІ(. є, =є-2рти-соответственно время задержки принимаемого сигнала относительно начала модулирующей ПСП опорных сигналов во втором и третьем каналах, #та, 2//гн - соответственно временной сдвиг между опорными сигналами в первом-втором и втором-трстьом рабочих каналах. где Р], Р$, Рз " соответственно вероятности пропуска в первом, втором, третьем каналах, определяемые как Р[ = 1 - D\, Р3 — 1 2; з з гДе Дь D2, Д? - соответственно вероятности обнаружения в первом, втором, третьем каналах, определяемые выражениями (3.67), (3.76). И, следовательно, выражение для вероятности обнаружения [139, 141] молено представить как Для иллюстрации полученных результатов были проведены расчеты вероятности правильного обнаружения ФМШПС на .фоне нормального шума для1 различных значений ширины полосы пропускания входного фильтра к активной ширине спектра элементарного импульса, отношений сигнал/шум, вероятностей ложной тревоги и временного сдвига fi опорных последовательностей в рабочих каналах. На рис. 4.10 представлены зависимости вероятностей правильного обнаружения D\ сигналов со случайной начальной фазой, как функции временной задержки принимаемого сигнала относительно начала є модулирующей ПСП опорного сигнала в первом канале 7-—, нормированной на длительность элементарного импульса. Кривые построены при значениях: вероятность ложной тревоги j,m.=i0 ; нормированная полоса входного фильтра на активную ширину спектра элементарного импульса Д/ги -0.8 (сплошные кривые 1, 2, 3) и 4/VM -1,1 (пунктирные кривые 4, 5, 6); фиксированные значения отношений сигнал/шум Q (кривые 1, 4 построены для Q=3\ 2,5- Q=25; 3, 6 - Q-50) и различные значения временного сдвига между корреляционными каналами, нормированные на длительность импульса // (рис. 4.10 а - ft -0.8; рис. 4.10 6- // = 1; рис,4.10в- // = 1.1; рис. 4.10 г- -\.2\ На рис. 4.11 представлены зависимости вероятностей правильного обнаружения / 2 сигналов со случайной начальной фазой и случайной амплитудой, как функции временной задержки принимаемого сигнала относительно начала модулирующей ПСИ опорного сигнала в первом канале 7- —, нормированной на длительность элементарного импульса.
Отношение сигнал/шум на выходе квадрачурного приемника при наличии на входе приемника полосового и р ежектор ного фильтров
Определена точность оценивания времени задержки принимаемого ФМШЦС it квадратурном приемнике с входным полосовым фильтром. Показано, что при уменьшении полосы пропускания фильтра величина времени задержки (опережения) принимаемого сигнала относительно опорною, при которой достигается максимальная лиспереия возрастает. При этом максимальная точность достигается при соотношении полосы игллгускагтя фильтра импульса А/г„-0.8. Нормированные величины кыходпого отношения дисперсии оценки времени задержки, определяемые в точке достижения максимума выходного эффекта, изменяются незначительно: соответственно и пределах 0.893-М ,055 и 0.32- 0.469 при изменении полосы пропускания входного фильтра Д/г1( =0.7-е-1.0.
Определена точность оценивания времени задержки принимаемого ФМШПС в приемнике с дискриминатором с входным полосовым фильтром. Показано, что характеристики дискриминатора, оценивающего время задержки принимаемого ФМШПС в квадратурном приемнике с входным полосовым фильтром, существенным образом зависят от величины временного сдвига опорных сигналов; дискриминационная характеристика приближается к линейной с уменьшением сдвига опорных последовательностей в каналах дискриминатора; с уменьшением сдвига опорных последовательностей в каналах дискриминатора возрастает дисперсия оценки времени задержки, причем тем сильнее, чем уже полоса входного фильтра приемника. 3. Найдены аналитические соотношения и проведены расчеты эффективности обнаружения принимаемого сигнала на фоне нормального шума приемником с рециркулятором. Показано, что в приемнике с рециркулятором вероятность обнаружения ФМШПС меньше по сравнению с вероятностью обнаружения в квадратурном приемнике, а максимум вероятности обнаружения сигнала растет с уменьшением ширины полосы пропускания фильтра и зависит от времени задержки между входным и опорным сигналами (в случае опережения принимаемым сигналом опорного) и параметром рециркулятора. 4. Проведены расчеты эффективности обнаружения принимаемого ФМШПС приемником с параллельным опросом нескольких рабочих каналов. Показано, что одновременное наблюдение за параллельными каналами приводит к увеличению вероятности обнаружения (уменьшению вероятности пропуска сигнала) по сравнению со случаем одноканальной обработки. Увеличение разноса между каналами приводит к уменьшению минимальных значений вероятности обнаружения. Сужение полосы пропускания входного фильтра приводит к уменьшению дисперсии шума, в результате чего 1. Разработана методика, позволившая определить условия достижения максимума сигнальной составляющей квадратурного приемника ігри приеме ФМДІПС. Установлено, что максимальная величина сигнальной составляющей на выходе квадратурного приемника достигается при опережении принимаемым сигналом опорного и зависит от соотношения полосы пропускания входного филыра А/ и длительности отдельного импульса ФМШПС гг,. 2. Разработана методика оценки вероятности правильного обнаружения при приеме ФМІШ1С в условиях шумов аппаратуры и искажений, вносимых входными цепями. Показано, что максимумы отношения сигнал/шум и вероятности правильного обнаружения достигаются при отличной от нуля временной задержки принимаемое сигнала относительно опорного и завислі Oi соотношения полосы пропускания входного фильтра Д/ к длительности отдельного импульса и, отношения сигнал/шум и отношения регулярной амплитудной составляющей к среднеквадратичному отклонению флуктуирующей составляющей. Сужение полосы пропускания входного фильтра приводит к увеличению по модулю величины запаздывания опорного сигнала относительно принимаемого, соответствующей максимальному значению вероятности правильного обнаружения, при этом значение максимума увеличивается- С увеличением отношения регулярной амплитудной составил юн ten к среднеквадратичному отклонению флуктуирующей составляющей вероятности правильного обнаружения увелич иваются. 3. Усовершенствована предложенная методика оценки вероятности правильного обнаружения при приеме ФМШПС в условиях узкополосных помех. Показано, что наличие режекторного фильтра і іриводит к уменьшению вероятности правильного обнаружения. Если частота помехи совпадает с несущей частотой сигнала и режекторный фильтр ставится на несущей частоте, то потери являются наибольшими. С увеличением разности между относительно принимаемого по модулю, при которой достигается максимум вероятности правильного обнаружения увеличивается, величина максимума при этом увеличивается. 4. Разработана методика расчета, позволившая определить условия достижения максимальной вероятности правильного обнаружения ФМШПС в приемнике с рециркулятором. Показано, что вероятность правильного обнаружения сигнала возрастает с уменьшением ширины полосы пропускания фильтра и зависит от времени задержки между входным и опорным сигналами и параметром рециркулятора. 5. Усовершенствована методика расчета вероятности правильного обнаружения в приемнике с параллельным анализом нескольких рабочих каналов. Проведены расчеты эффективности обнаружения принимаемого сигнала при одновременном наблюдении за тремя параллельными каналами и показано, как увеличивается вероятность обнаружения по сравнению со случаем одноканальной обработки. Увеличение разноса между каналами приводит к уменьшению минимальных значений вероятности обнаружения. Сужение полосы пропускания входного фильтра приводит к уменьшению дисперсии шума, в результате чего максимальная вероятность обнаружения увеличивается.
Оценивание времени задержки фазомапимутированного широкополосного сигнала в приемнике с дискриминатором
На рис. 4.15 гтривденът зависимости вероятностей правил i.uoro обнаружения сигналов D со случайной начальной фазой и амплитудой, содержащей регулярную и флуктуирующую составляющие как функции от отношения сигнал/шум длі, вероятности ложной тревоги ..,.,,,.=10" 1 при различных значениях парат -фа дди =0.8 (рИе. 4.15 б, г), Д/гй =1.1 (рис. 4.15 а, в) и отношение регулярной амплитудной составляющей к среднеквадратичному отклонению флуктуирующей составляющей //-0.2 (кривые 1-6), т?-3 (крицьіе 11-16), Кривые построены для значений нормированной временной задержки принимаемого сигнала относительно начала модулирующей ПСІ I опорного сигнала в первом канале у = 0 (кривые 1, II); r 0.2 (кривые 2, 12); y = OA (кривые 3, 13); = 0.6 (крииые 4, 14); -0.8 (кривые 5, 15); у = \ (кривые 6, 16) и различных значениях временного сдвига между корреляционными каналами, нормированного на длительность импульса // (рис. 4.15 а, 6 - /л -0,8; рис. 4.15 в, Г - // = 1.2). Из хода кривых, представленных на рис. 4.10 - 4.15 видно, что вероятность правильного обнаружения сигналов при приеме со случайной начальной фазой и амплитудой, содержащей регулярную и флуктуирующую составляющие при одновременном наблЕОдсиии трех рабочих каналов уменьшается с увеличением разноса между каналами //, С увеличением отношения регулярной амплитудной составляющей к среднеквадратичному отклонению флуктуируют цей составляющей максимальные вероятности обнаружения увеличиваются. Уменьшение полосы пропускания входного фильтра приводит к увеличению максимума вероятности обнаружения. При этом величина нормированной временной задержки опорного сигнала относительно принимаемого в первом канале, соответствующая максимальному значению вероятности правильного обнаружения (минимальной вероятности пропуска) сигнала с уменьшением полосы пропускания входного фильтра, сдвигается влево. Так при iafrl( -Ы, Рдж.=т отношении сигнал/шум Q=50, .значениях разноса / = 0.8; 1.0; 1.1; 1,2 максимальные вероятности обнаружения сигнала со случайной начальной фазой и детерминированной амплитудой равны Е !тах=0.993 и достигаются соответственно при х =0.56, 0.74,0.83, 0.96, а максимальные значения вероятностей обнаружения сигналов со случайной фазой и амплитудой с релеевским распределением соответственно равны " D2mm=0.883, 0.818, 0.818, 0.818 и достигаются при С уменьшением полосы пропускания фильтра, т.е. при Д/г„=0,8 и сохранении неизменными остальных параметров, максимальные значения вероятностей обнаружения сигнала со случайной начальной фазой и детерминированной амплитудой равны DtmiL-c=0.998 и достигаются соответствен]га при пих -0.42, 0,62, 0,71, 0.81. Для сигналов со случайной вероятности обнаружения равны D2max-Q 934t 0.S83, 0.842, 0.842 и достигаются соответственно при уп,и =0.783, 0.131, 0.23. 0,82. В таблице представлены значения вероятностей правильного обнаружения сигналов со случайной начальной фазой и амплитудой, содержащей детерминированную и флуктуирующую составляющие при вероятности ложной треноги Flltl = 10" и значении временного сдвига между корреляционными каналами, нормированного на длительность импульса i = Q$, отношении регулярной амплитудной составляющей к среднеквадратичному отклонению флуктуирующей составляющей ті-а І та = 3 f отношений сигнал/шум Q-50 для различных значений нормированной временной задержки принимаемого сигнала относительно начала модулирующей ПСИ опорного сигнала о первом канале / = /гн и соотношений ширины полосы пропускания входного фильтра к длительности злемеї парного импульса А/"г„. I. Определена точность оценивания времени задержки принимаемого ФМШЦС it квадратурном приемнике с входным полосовым фильтром. Показано, что при уменьшении полосы пропускания фильтра величина времени задержки (опережения) принимаемого сигнала относительно опорною, при которой достигается максимальная лиспереия возрастает. При этом максимальная точность достигается при соотношении полосы игллгускагтя "в&идниіи фильтра ті дхглтелъно Л Я тяіегаегггагжиіо импульса А/г„-0.8.
