5. Сигналы с программной

ПЕРЕСТРОЙКОЙ РАБОЧЕЙ ЧАСТОТЫ

5.1. Описание сигнала с программной перестройкой

рабочей частоты

Сигнал с программной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ) представляет собой относительно узкополосный стохастический сигнал с шириной спектра f₂, частота которого случайным образом выбирается из M возможных дискретных значений в полосе f₁=Mf₂. Сигнал излучается на выбранной частоте в интервале времени , а затем рабочая частота так же случайно изменяется – сигнал случайным образом «прыгает» по частотам. Диаграмма изменения рабочих частот показана на рис. 5.1.

Рис. 5.1

На рис. 5.2 показана частотно – временная матрица (ЧВМ) смены рабочих частот сигнала с ППРЧ, соответствующая диаграмме на рис. 5.1.

76

Рис. 5.2

Характеристики сигналов с ППРЧ существенно зависят от длительности передачи на одной частоте . Обычно используют обратную величину

, (5.1)

называемую скоростью перестройки и измеряемую числом скачков (по частоте) в секунду. Различают медленную ППРЧ с скачков в секунду, быструю ППРЧ с числом скачков 500 – 1000 в секунду и поэлементную ППРЧ, в которой равна длительности одного элементарного информационного символа.

5.2. Назначение сигналов с ППРЧ

Сигналы с ППРЧ предназначены для использования с сетях радиосвязи с большим числом абонентов (рис. 5.3), работающих в общей полосе частот

77

В сети одновременно работают несколько радиолиний, например FB, CD и EF. Если радиостанции E, B и C расположены на местности близко друг к другу и работают с ШПС в общей полосе частот, то передатчик каждой из них создает мощную системную помеху для

Рис. 5.2 приемников остальных

радиостанций.

При использовании сигналов с ППРЧ их структура выбирается так, чтобы в любой момент времени радиостанции работали на разных частотах и не создавали помех друг другу при любом местоположении. Такие системы сигналов с ППРЧ называют ортогональными.

На интервале времени передается определенное число информационных элементов. Этот радиосигнал является узкополосным и во время передачи отношение сигнал шум в точке приема должно быть достаточно велико, . Сигнал занимает полосу частот , общий диапазон частот (в котором размещается каналов) равен .

В системе связи обеспечивается синхронная перестройка передатчиков и приемников в соответствии с известными программами перестройки.

Для разведывательного приемника программы перестройки не известны.

78

5.3. Энергетическое обнаружение сигналов с ППРЧ

Можно реализовать широкополосное обнаружение сигнала с ППРЧ в общей полосе частот . При этом мощность сигнала равна его мощности в узкополосном канале, а мощность шума возрастает в раз, и во столько же раз снижается отношение сигнал/шум,0

. (5.2)

При и получим или -28 дБ. Как видно, отношение сигнал/шум много меньше единицы, что имеет место при энергетическом обнаружении ШПС. Зависимости необходимого для обнаружения ШПС числа отсчетов от отношения сигнал/шум показаны на рис. 3.1.

Практическая реализация алгоритма энергетического обнаружения требует измерения с высокой точностью уровней сигнала и шума, что при малых существенно затрудняет энергетическое обнаружение сигналов с ППРЧ в общей полосе частот. Это обусловлено ростом мощности шума при расширении полосы пропускания разведывательного приемника. (см. подраздел 3.5)

Для обнаружения сигналов с ППРЧ целесообразно использовать отдельный приемник для каждого из частотных каналов. В этом случае приемник ведет обнаружение узкополосного сигнала при достаточно высоком отношении сигнал/шум . Если время излучения на фиксированной частоте достаточно велико, то используемая в данный момент времени частотная позиция будет обнаружена (с задержкой на время обнаружения).

79

Как видно из графиков на рис. 3.2, для обнаружения требуется (несколько десятков) отсчетов. За это время в

системе связи будет передано примерно столько же информационных символов.

При оценке достоверности обнаружения необходимо учитывать, что за счет большого числа каналов (приемников) резко повышается общая вероятность ложной тревоги ,

, (5.3)

где - вероятность ложной тревоги в одном частотном канале. Для снижения до требуемого уровня необходимо повышать порог принятия решения в алгоритме обнаружения и существенно увеличивать число отсчетов .

Если после обнаружения сигнала необходимо оказать какое-либо воздействие на систему связи (подавить радиопередачу, провести пеленгование и т. д.), длительность должна быть существенно больше времени обнаружения.

Таким образом, для обнаружения сигналов с медленной ППРЧ при высоком отношении сигнал/шум можно использовать - канальный приемник с вынесением решения отдельно по каждой частотной позиции.

Если величина меньше времени обнаружения (достаточно быстрая ППРЧ), то необходимо обрабатывать несколько скачков частоты сигнала. Для этого необходимо сформировать признак наличия сигнала в данном частотном канале (сам по себе он недостаточен для формирования решения о наличии сигнала) и выбирать для обработки на интервале нескольких только те каналы, в которых наблюдается признак присутствия сигнала. В качестве такого признака можно использовать интенсивность отсчетов смеси сигнала и шума.

80

5.4. Параметрические и непараметрические методы

обнаружения сигналов

В рассмотренных алгоритмах энергетического обнаружения сигнала в смеси с шумом необходимо располагать сведениями об их статистических характеристиках (плотностях вероятностей, корреляционных функциях) и параметрах (например, средних значениях и дисперсиях). Подобные алгоритмы называют параметрическими. Их практическое применение затрудняется из-за отсутствия необходимых априорных сведений (проблема априорной неопределенности).

Неизвестные параметры могут оцениваться аппаратурой обнаружения в процессе обработки сигнала (процедура самообучения) и использоваться в дальнейшем для решения задачи обнаружения сигналов с ППРЧ. Однако алгоритмы самообучения достаточно сложны и малоэффективны при низком отношении сигнал/шум.

Другим направлением является разработка алгоритмов обработки сигналов, инвариантных к некоторым статистическим характеристикам сигналов и помех и их параметрам. Алгоритмы принятия решений, для которых не требуется знания статистических параметров сигналов и помех, называют непараметрическими. На практике широко применяются знаковые и ранговые алгоритмы.

81