Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Нестандартные методы защиты информации. Лабораторный практикум
.pdf
12;1;2
bbb
2
0
h
æö
ç÷
ç÷
èø
2
0
h
æö
ç÷
ç÷
èø
2
0
h
æö
ç÷
ç÷
èø
22
00
hh
æö
ç÷
ç÷
èø
2
0
h
===
АТЧТФТ
Подстановка значений коэффициента b (3.4) в (3.3) позволяет
получить аналитические выражения для оценки помехоустойчивости когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ в канале связи с релеевскими замираниями:
- для сигналов АТ
1
Р
ош_АТ
- для сигналов ЧТ
=×-
1
2
1
Р
ош_ЧТ
- для сигналов ФТ
=×-
1
2
1
Р
ош_ФТ
- для сигналов ОФТ
=×-
14
Р arctg
ош_ОФТ
=×-
1
2
1
2
hh
p
11
++
2
h
0
4
+
2
h
0
2
+
2
h
0
1
+
22
00
.
;
;
,
,
(3.4)
(3.5)
(3.6)
(3.7)
(3.8)
где
сигнал/шум на входе приемника.
Некогерентный прием в канале связи с релеевскими замираниями. При некогерентном приеме сигналов решение на приемной
стороне канала связи принимается на основе анализа огибающей
принимаемого сигнала, причем закон ее распределения на выходе
детектора зависит от того, какой в данный момент сигнал действует
на его входе.
– математическое ожидание энергетического отношения
41
Усредняя выражения для вероятности ошибочного приема сиг-
2
0
20,5
h
2
0
1
h
+
2
0
1
22
h
(
)
2
ош 0
Ph
налов в канале связи без замираний по закону Рэлея, были получены следующие аналитические выражения для оценки помехоустойчивости некогерентного приема сигналов АТ, ЧТ и ОФТ в канале
связи с релеевскими замираниями:
- для сигналов АТ
1
Р
ош_АТ_НК
- для сигналов ЧТ
=
+
;
(3.9)
Р
ош_ЧТ_НК
- для сигналов ОФТ
Р
ош_ОФТ_НК
Необходимо отметить, что выражение (7.11) справедливо для
некогерентного метода сравнения фаз.
На рис. 3.4 представлены кривые помехоустойчивости, т. е. гра-
=
2
;
=
+
.
(3.10)
(3.11)
=Y
фики функциональной зависимости
соответствии с приведенными выражениями (3.9–3.11) для некогерентного приема сигналов AT, ЧТ и ОФТ в канале связи с быстрыми интерференционными замираниями релеевского типа.
, построенные в
42
Рис. 3.4. Кривые помехоустойчивости некогерентного приема
рр
aa
æö
ç÷
èø
0
³
K
р
a
(
)
сигналов в канале связи с релеевскими замираниями
Пунктирными линиями на рис. 3.4 представлены кривые помехоустойчивости, соответствующие случаю некогерентного приема
сигналов в канале связи без замираний. Это позволяет путем сравнительной оценки убедиться, насколько существенно релеевские
замирания снижают помехоустойчивость приема всех видов радиосигналов.
Некогерентный прием в канале связи с райсовскими замираниями. В канале связи с райсовскими замираниями коэффициент
передачи канала связи имеет обобщенное распределение Релея (или
распределение Райса), и его одномерная плотность распределения
вероятностей определяется выражением вида
22
æö
KK
+×
2
0
WK
( )
K
=×-×
expI
222
sss
KKK
ç÷
ç÷
èø
,
,
где
I
го порядка (табулирована).
– регулярная составляющая коэффициента передачи КС;
z
0
– модифицированная функция Бесселя первого рода нулево-
43
Сдвиг фазы q в этом случае распределен неравномерно. Его
0
q
=
(
)
р
a
2
g
222
2
pK
gas
2
p
a
22K
s
0
=
0
=
плотность распределения вероятностей имеет максимум при
На рис. 3.5 представлены плотности распределения вероятностей
коэффициента передачи канала связи
чениях регулярной составляющей
Рис. 3.5. Законы распределения вероятностей коэффициента
передачи канала связи при райсовских замираниях
Важным параметром распределения Райса является параметр
глубины замираний
регулярной к мощности флуктуационной составляющей коэффициента передачи КС, т. е.
, определяемый как отношение мощности
KW
при различных зна-
.
.
где
дачи канала связи;
щей коэффициента передачи канала связи.
замираний, возникающих в канале связи:
– мощности регулярной составляющей коэффициента пере-
Величина параметра глубины замираний определяет тип общих
- при
=
– мощности флуктуационной составляю-
2
g
имеем релеевские замирания, т.к.
44
,
2
a
р
;
2
<<¥
®¥
0
=
2222
00
hh
æö
ç÷
èø
222
2
pK
gas
2
p
a
22K
s
2222
00
hh
æö
ç÷
èø
0
- при
глубины;
- при
Райсовские замирания принимаемых сигналов менее глубокие,
чем релеевские, и в меньшей степени снижают показатели качества
радиосвязи.
Согласно экспериментальным данным в диапазонах СВ и КВ
релеевские и райсовские замирания встречаются примерно одинаково часто. В УКВ диапазоне при дальнейшем ионосферном или
тропосферном распространении радиоволн преобладают релеевские
замирания, при ближнем распространении – райсовские замирания
с резко выраженной регулярной составляющей. При связи с помощью отражения ультракоротких волн от метеорных следов регулярная составляющая также играет основную роль.
В лекционном курсе было приведено выражение для оценки помехоустойчивости некогерентного приема сигналов частотной телеграфии в канале связи с квазирелеевскими (райсовскими) замираниями в следующем виде
Р
ош_ЧТ_НК
g
2
g
=-
имеем райсовские замирания различной
2
s
, т.е.
2222
++++
K
1
gg
+
, имеем канал связи без замираний.
222
exp
h
0
gg
(3.12)
,
где
как отношение мощности регулярной составляющей
сти флуктуационной составляющей
канала связи.
емом случае будем иметь
=
Для сигналов относительной фазовой телеграфии в рассматрива-
Р
ош_ОФТ_НК
– параметр глубины замираний, определяемый
11
222
gg
+
=×-
2
11
gg
++++
45
exp
к мощно-
коэффициента передачи
h
0
(3.13)
.
В каналах связи с релеевскими замираниями принимаемых сиг-
0
=
0
=
0³K
(
)
2
налов (
(3.6), а выражение (3.9) – к виду (3.7).
нормальными замираниями. Односторонне-нормальные замира-
ния возникают, когда канале связи в точку приема приходят два
дискретных луча сравнимой интенсивности, в каждом из которых
релеевские замирания вследствие диффузного рассеяния волны на
неоднородностях среды распространения радиоволн (в частности –
ионосферы при коротковолновой радиосвязи).
при распространении радиоволн КВ диапазона иллюстрирует рис.
3.6.
g
Некогерентный прием в канале связи с односторонне-
Механизм образования дискретно-диффузной многолучевости
, т. к.
a
2
p
) выражение (3.8) сводится к виду
Рис. 3.6. Механизм образования дискретно-диффузной многолучевости
Односторонне-нормальный закон распределения вероятностей
коэффициента передачи канала связи определяется выражением
вида
2
ö
K
÷
2
÷
s
2
Y
ø
,
( )
2
=
KW
ps
2
Y
Плотность распределения вероятностей коэффициента передачи
KW
при односторонне-нормальном законе распределения веро-
ятностей замираний представлена на рис. 3.7.
exp
æ
ç
ç
è
46
-×
(3.13)
.
Рис. 3.7. Закон распределения вероятностей коэффициента
2
0
h
2
g
передачи канала связи при односторонне-нормальном
законе распределения вероятностей
Анализ рис. 3.7 позволяет сделать вывод, что максимум плотности распределения вероятностей приходится на значения коэффициента передачи канала связи близкие к нулю. С физической точки
зрения это означает, что при возникновении в канале связи односторонне-нормальных замираний очень велика вероятность сложения i-х лучей, приходящих в точку приема, в противофазе. Это в
свою очередь обуславливает большую вероятность получения ничтожно малых значений огибающей замирающего сигнала на входе
приемника, и как следствие – катастрофически низкую помехоустойчивость системы связи.
В худшем случае, когда замирания в канале связи подчиняются
односторонне-нормальному закону распределения вероятностей,
оценку помехоустойчивости некогерентного приема сигналов ЧТ
можно произвести в соответствии с выражением
Р
ош_ЧТ_НК
=
22
1
+
;
(3.14)
На рис. 3.8 представлены кривые помехоустойчивости для некогерентного приема сигналов ЧТ в канале связи с райсовскими замираниями, построенные в соответствие с выражением (3.12) для раз-
личных значений параметра глубины замираний
. Пунктирной
линией на рис. представлена кривая помехоустойчивости для КС с
односторонне-нормальными замираниями, построенная в соответствии с выражением (3.14).
47
2
g
0
=
100
(
)
2
ош 0
Ph
3
=
10
=
Рис. 3.8. Кривые помехоустойчивости некогерентного приема сигналов ЧТ
в канале связи с райсовскими и односторонне-нормальными замираниями
Анализ рис. 3.8 показывает, что при оценке помехоустойчивости
в условиях райсовских замираний принимаемых сигналов определяющее значение имеет величина параметра глубины замираний
2
. При величине
совпадает с кривой на рис. 3.4, построенной для канала связи с
релеевскими замираниями.
При величине
ски соответствует случаю некогерентного приема сигналов ЧТ в
каналах связи без замираний. Промежуточные значения параметра
глубины замираний характеризуют либо глубокие (
неглубокие (
g
g
2
g
2
кривая помехоустойчивости в точности
=
) замирания райсовского типа.
зависимость
=Y
практиче-
2
g
), либо
48
Указания по порядку выполнения работы
{
}
,0,1023
1
t
D=
2
0
h
2
0
h
Методику выполнения работы рассмотрим на примере исследования помехоустойчивости при когерентном приеме сигналов АТ в
канале связи с релеевскими замираниями.
Будем считать, что для исследуемого канала связи с релеевскими
замираниями получена выборка значений энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника в виде совокупности дискрет-
2
hktk×D=
ных отсчетов
( )
, взятых с периодом дискрети-
зации
ского отношения сигнал/шум на входе приемника в указанные дискретные моменты времени сформирована выборочная совокупность, которая сохранена в формате тестового файла h2.prn.
Требуется в математическом пакете Mathcad:
- прочитать исходные данные о реализации энергетического от-
ношения сигнал/шум на входе приемника из текстового файла h2.prn;
- построить временную диаграмму распределения энергетиче-
ского отношения сигнал/шум на входе приемника;
- определить
отношения сигнал/шум на входе приемника, используя встроенные
функции Mathcad mean(ξ);
- по формулам (3.5) – (3.8) рассчитать помехоустойчивости ко-
герентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для исследуемого
канала связи с релеевскими замираниями и сравнить полученные
результаты между собой;
- исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивости когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для
исследуемого канала связи с релеевскими замираниями, если математическое ожидание энергетического отношения сигнал/шум на
входе приемника
(построить график, используя логарифмический масштаб осей).
Рассмотрим решение поставленной задачи в математическом пакете Mathcad.
1. Запускаем Mathcad и создаем новый Mathcad-документ. Со-
храняем его под именем, например, Lr_3.xmcd.
мс. Из результатов измерений значений энергетиче-
– математическое ожидание энергетического
будет изменяться от 0,01 до 1000 с шагом 1
49
2. Копируем в директорию файла Lr_3.xmcd файл исходных дан-
2
0
h
ных h2.prn.
3. Считываем файл данных h2.prn с выборочными совокупно-
стями значений энергетического отношения сигнал/шум на входе
приемника (рис. 3.9).
Рис. 3.9. Считываем файл данных h2.prn
4. Определяем количество столбцов (cols) и строк (rows) в векто-
ре h2 с данными, прочитанными из файла h2.prn (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Количество столбцов (cols) и строк (rows) в векторе h2
Как следует из рис. 3.10, вектор h2 содержит один столбец и
1024 строк.
5. Строим распределения энергетического отношения сиг-
нал/шум на входе приемника (рис. 3.11).
Рис. 3.11. Временная диаграмма распределения энергетического
отношения сигнал/шум на входе приемника
6. Определяем математическое ожидание
распределения
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника, используя встроенную функцию Mathcad mean(ξ) (рис. 3.12).
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]