2.4 Определение коэффициентов потерь энергии сигнала

Электромагнитные волны при распространении в атмосфере ослабляются (поглощаются и рассеиваются) входящими в атмосферу газами, а также водяным паром и гидрометеорами. Наиболее существенное ослабление вносят кислород атмосферы, водяной пар и дождь. На волнах длиннее 10 см. потерями в кислороде и водяном паре можно пренебречь .

Потери в антенно-фидерном тракте современных мобильных РС ПИ .

Примем .

Коэффициент, учитывающий факторы, снижающие скорость передачи информации (синхронизация, ограниченная по времени частотами, и т.п.) L_R=0,6…1,0.

Принимаем L_R=0,9.

Коэффициент потерь С_п связан с несогласованностью формы и ширины полосы пропускания АЧХ приемника, с формой и шириной полосы спектра сигнала, нестабильностью коэффициента усиления приемника, неточностью синхронизации и т.д. В современных РТС передачи цифровой информации .

Примем потери при обработке сигнала С_п=3дБ=2.

2.5 Расчет пропускной способности канала связи

Полоса пропускания приёмника определяется по формуле:

(2.7)

где – эффективная полоса информационного сигнала;

– несущая частота сигнала;

– нестабильность несущего колебания;

– относительная нестабильность несущего колебания, обусловленная эффектом Доплера.

Определим несущую частоту сигнала:

(2.8)

Основная составляющая полосы пропускания приемника – это эффективная полоса частот, занимая информационным сигналом ( ).

Определим полосу пропускания для простых сигналов с ОФМн:

(2.9)

где – длительность сигнала носителя информации.

Поскольку используется побитная передача информации, длительность бита определяется по формуле:

(2.10)

где – длительность бита.

Определим длительность бита, исходя из заданной скорости передачи цифровой информации:

(2.11)

где – энергия на входе приёмника;

– условная энтропия.

Определим энтропию при равновероятностном появлении бита:

(2.12)

Определим условную энтропию:

(2.13)

Длительность бита:

Длительность сигнала носителя информации:

Полоса пропускания для простых сигналов:

При нестабильности несущей частоты и отсутствии существенного набега по доплеровской частоте (малоподвижны передатчик и приёмник) получим полосу пропускания приёмника:

2.6 Расчет минимального отношения сигнал/шум на входе приемника

Для некогерентного приёмника при побитной передаче информации вероятность ошибочного приёма одного бита информации равна:

(2.14)

где – для простых цифровых сигналов.

Исходя из условия целесообразно выбрать сигнал с ОФМн ( ), обеспечивающий максимальную помехоустойчивость.

Из формулы (2.14) найдем отношение сигнал/шум q:

(2.15)

2.7 Расчет мощности излучаемого сигнала

Подставим полученные числовые величины в выражение (2.3), получим:

Полученное значение значительно превышает максимально допустимую мощность излучения (P_max должна быть 1Вт).

Таким образом для уменьшения мощности излучаемого сигнала применим помехоустойчивое кодирование. Используем несистематический сверточный код

где n – длина кода;

k – размерность кода (длина информационных слов);

a – количество ошибок, которое способен исправить код.

При этом вероятность ошибки определяется формулой:

(2.16)

где P₀ – вероятность воспроизведения ошибки на один бит.

(2.17)

Таким образом, вероятность ошибки будет равной:

Найдем отношение сигнал/шум для полученной вероятности ошибки:

Разница между отношениями сигнал/ шум до и после применения помехоустойчивого кодирования:

Таким образом, полученную ранее мощность излучения можно уменьшить в C раз, тогда она составит 238,34 Вт, что так же значительно превышает допустимую, равную 1Вт.

Воспользуемся посимвольной передачей информации. Объединим биты в символы. Число сигналов определяется как m=2ⁿ. Примем количество бит в символе n=8, тогда m=2⁸=256. В таком случае P_изл=4,513Вт при точном расчете по формуле (2.3).

Воспользуемся направленной антенной, коэффициент направленного действия которой более единицы. В качестве направленной антенны будем использовать рамочную антенну с G_пер=2. Конечно же удобно разрабатывать РСПИ с ненаправленной антенной, т.к. это делает эксплуатацию самой системы значительно простой, т.к. не требуется как в случае с направленной антенной, дополнительных затрат на поиск сигнала и удерживание максимума диаграммы направленности на направление прихода сигнала.

В таком случае P_изл=0,914 Вт, что удовлетворяет условию .