3,14Способи підвищення завадостійкості івс при прийманні інформації: постановка задачі, хар-ка методу частотної фільтрації

В основе всех способов повышения помехоустойчивости инфор­мационных систем лежит использование определенных различий между полезным сигналом и помехой. Поэтому для борьбы с по­мехами необходимы априорные сведения о свойствах помехи и сигнала.

В настоящее время известно большое число способов повышения помехоустойчивости систем. Все эти способы удобнее разбить на две группы. Первая группа способов основана на выборе метода передачи сообщений. Вторая группа способов связана с построе­нием помехоустойчивых приемников.

Простым и часто применяемым способом повышения помехо­устойчивости передачи является увеличение отношения сигнал/помеха за счет увеличения мощности передатчика. Однако этот метод, несмотря на свою простоту, может оказаться экономически невы­годным, так как связан с существенным ростом сложности и стои­мости оборудования. Помимо того, увеличение мощности передачи сопровождается усилением мешающего действия данного канала на другие.

Важным способом повышения помехоустойчивости передачи не­прерывных сигналов является рациональный выбор вида модуляции сигналов. Применяя виды модуляции, обеспечивающие значительное расширение полосы частот сигнала, можно добиться существенного повышения помехоустойчивости передачи.

Радикальным способом повышения помехоустойчивости передачи дискретных сигналов является использование специальных помехо­устойчивых кодов, При этом имеются два пути повышения помехо­устойчивости кодов. Первый заключается в выборе таких способов передачи, которые обеспечивают 'меньшую вероятность искажения кода, второй — в увеличении корректирующих свойств кодовых комбинаций.

Повышение помехоустойчивости передачи может быть также достигнуто путем повторной передачи одного и того же сообщении. На приемной стороне сравниваются полученные сообщения и к ка­честве истинных принимаются те, которые имеют наибольшее число совпадений. Чтобы исключить неопределенность при обработке принятой информации и обеспечить отбор по критерию большин­ства, сообщение должно повторяться не менее трех раз. Очевидно, что этот способ повышения помехоустойчивости связан с увеличе­нием времени передачи.

Разновидностью систем, у которых повышение помехоустойчи­вости достигается за счет увеличения времени передачи, являются системы с обратной связью.

При наличии искажений в передаваемых сообщениях информация, поступающая по обратному каналу, обеспечивает повторение пере­дачи. Наличие обратного канала приводит к усложнению системы. Однако в отличие* от систем с повторением передачи в системах с обратной связью повторение передачи будет иметь место лишь в случае обнаружения искажений в передаваемом сигнале, т. е. избыточность в целом оказывается меньшей.

Идея частотной фильтрации основана на отличии спектров полезного сигнала и помехи. При этом используются линейные частотные фильтры, позволяющие подавлять помеху и улучшать тем самым соотношение сигнал/помеха. Параметры фильтра определяются спектральными характеристиками сигнала и помехи. На практике наиболее часто встречаются следующие случаи;

а) на вход приемного устройства поступает узкополосный сигнал и широкополосная помеха. Этот случай представлен на рис. 8.2, где Sx(ω)-— спектральная плотность сигнала и S_ζ (ω) —спектральная плотность помехи.

В этом случае в тракт приемного устройства включается узко-полосный фильтр с полосой пропускания ∆ω_x

б) на вход приемника поступает широкополосный сигнал и узкополосная помеха (рис. 8.3). В таких случаях в Тракт приемника включается фильтр, обеспечивающий подавление помехи в полосе ∆ω_ζ

в) на вход приемника поступает периодический сигнал и широ-, кополосная помеха. *

Как известно, периодический сигнал имеет дискретный частот­ный спектр. В этом случае в приемное устройство нужно включать набор фильтров (гребенчатые фильтры), пропускающие лишь ди­скретные частоты периодического сигнала.

Рассмотрим более детально случай, когда полезный сигнал является гармоническим, а помеха типа белого шума. Для выде­ления полезного сигнала в этом случае должен быть использован узкополосный фильтр, настроенный на частоту сигнала. Отношение мощности сигнала к мощности помехи на выходе фильтра при этом

(8.1)

_Где Р₀ —средняя мощность помехи, приходящаяся на единицу полосы; ∆ω_x ф—полоса пропускания фильтра.

Как видно из выражения (8.1), отношение ~ можно сделать как угодно большим за счет уменьшения полосы пропускания фильтра ∆fф

В реальных условиях полезный сигнал поступает лишь в тече­ние отдельного времени Тх. Поэтому полезный сигнал, в действи­тельности представляет собой отрезок синусоиды, спектр которого

неограничен. Известно, что практическая ширина спектра такого сигнала связана с его длительностью соотношением (8,2)

где (μ— постоянная, зависящая от формы сигнала. Обычно принимается ≈ 1.

Подставляя в (8.1) из (8.2) вместо ∆fф величину ∆fх, получаем

Длительность сигнала Т_к должна быть выбрана такой, чтобы его спектр был не шире полосы

Формула (8.3) показывает, что увеличение отношения сиг­нал/помеха достигается за счет увеличения длительности сигнала Т_х, т. е. времени наблюдения.

Таким образом, при частотной фильтрации улучшение отноше­ния сигнал/помеха окупается ценой увеличения времени передачи.