Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Нестандартные методы защиты информации. Лабораторный практикум
.pdf
2
0
h
2
0
h
Рис. 3.12. Определяем математическое ожидание
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
распределения
7. По формулам (3.5–3.8) рассчитываем помехоустойчивости когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для исследуемого
канала связи с релеевскими замираниями (рис. 3.13). Сравнивая
между собой полученные результаты расчета помехоустойчивости
когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для исследуемого
канала связи с релеевскими замираниями приходим к выводу, что
наименьшая вероятность ошибочного приема достигается при использовании сигналов ФТ.
8. Исследуем, как будет изменяться помехоустойчивость когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для канала связи с
релеевскими замираниями, если математическое ожидание энерге-
тического отношения сигнал/шум на входе приемника
будет
изменяться от 0,01 до 1000 с шагом 1 (построим график, используя
логарифмический масштаб осей) (рис. 3.14).
Рис. 3.13. Результат расчета помехоустойчивости когерентного приема
сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для канала связи с релеевскими замираниями
51
2
0
h
ош_АТош_ЧТош_ОФТош_ФТ
>>>
Рис. 3.14. Результаты исследования изменения помехоустойчивости
когерентного приема сигналов АТ, ЧТ, ФТ и ОФТ для канала связи
с релеевскими замираниями
Анализ кривых на рис. 3.14 показывает, что для любого фикси-
рованного значения математического ожидания распределения
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
выполняется условие
РРРР
52
Порядок выполнения работы
2
0
h
2
0
h
(
)
2
ош_АТ 0
Р h
(
)
2
ош_ЧТ 0
Р h
(
)
2
ош_ФТ 0
Р h
(
)
2
ош_ОФТ 0
Р h
1. Исследование помехоустойчивости при когерентном приеме
сигналов АТ в канале связи с релеевскими замираниями. Для заданного варианта индивидуального задания необходимо:
- получить у преподавателя реализацию энергетического отно-
шения сигнал/шум на входе приемника, представленные в формате
тестовых файлов h2_V.prn, где V – номер варианта индивидуального задания;
- запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
например LR_3_VAR_V_КРЗ.xmcd, где V – номер варианта индивидуального задания и КРЗ – аббревиатура «когерентный релеевские замирания»;
- прочитать исходные данные о реализации энергетического
отношения сигнал/шум на входе приемника из текстового файла
h2_V.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
индивидуального задания (таблица 3.1). Построить графики зави-
симостей
– математическое ожидание энергетического
будет изменяться в соответствии с вариантом
,
, используя логарифмический масштаб осей;
53
,
и
- сохранить полученные результаты исследования помехо-
2
0
h
2
0
h
(
)
2
ош_АТ 0
Р h
(
)
2
ош_ЧТ 0
Р h
(
)
2
ош_ОФТ 0
Р h
устойчивости когерентного приема сигналов АТ в канале связи с
релеевскими замираниями. Закрыть Mathcad-документ.
2. Исследование помехоустойчивости при некогерентном прие-
ме сигналов АТ в канале связи с релеевскими замираниями. Для
заданного варианта индивидуального задания необходимо:
- запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
например LR_3_VAR_V_НРЗ.xmcd, где V – номер варианта индивидуального задания и НРЗ – аббревиатура «некогерентный релеевские замирания»;
- используя вычисленное ранее математическое ожидание
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
(см. предыдущий пункт «Исследование помехоустойчивости при
когерентном приеме сигналов АТ в канале связи с релеевскими замираниями) по формулам (3.9) – (3.11) рассчитать помехоустойчивости некогерентного приема сигналов АТ, ЧТ и ОФТ для исследуемого канала связи с релеевскими замираниями и сравнить полученные результаты между собой;
- исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивости некогерентного приема сигналов АТ, ЧТ и ОФТ для
исследуемого канала связи с релеевскими замираниями, если математическое ожидание энергетического отношения сигнал/шум на
входе приемника
индивидуального задания (табл. 3.1). Построить графики зависимо-
стей
гарифмический масштаб осей.
3. Сохранить полученные результаты исследования помехо-
устойчивости некогерентного приема сигналов АТ, ЧТ и ОФТ в канале связи с релеевскими замираниями. Закрыть Mathcad-документ.
4. Исследование помехоустойчивости при некогерентном прие-
ме сигналов АТ в канале связи с райсовскими замираниями. Для
заданного варианта индивидуального задания необходимо:
- запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
например LR_3_VAR_V_НРайсЗ.xmcd, где V – номер варианта ин-
будет изменяться в соответствии с вариантом
,
и
, используя ло-
54
дивидуального задания и НРайсЗ – аббревиатура «некогерентный
2
0
h
2
0
h
(
)
2
ош_ЧТ_НК 0
Р h
(
)
2
ош_ОФТ_НК 0
Р h
райсовские замирания»;
- используя вычисленное ранее математическое ожидание
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
(см. предыдущий пункт «Исследование помехоустойчивости при
когерентном приеме сигналов АТ в канале связи с релеевскими замираниями) по формулам (3.12) и (3.13) рассчитать помехоустойчивости некогерентного приема сигналов ЧТ и ОФТ для исследуемого
канала связи с райсовскими замираниями и сравнить полученные
результаты между собой. При расчетах принимать значение параметра γ2 глубины замираний, согласно заданного варианта индивидуального задания (табл. 3.2);
- исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивости некогерентного приема сигналов ЧТ и ОФТ для исследуемого канала связи с райсовскими замираниями, если математическое ожидание энергетического отношения сигнал/шум на вхо-
де приемника
дивидуального задания (табл. 3.1). Построить графики зависимо-
стей
мический масштаб осей.
5. Сохранить полученные результаты исследования помехо-
устойчивости некогерентного приема сигналов ЧТ и ОФТ в канале
связи с райсовскими замираниями. Закрыть Mathcad-документ.
6. После окончания исследования потенциальной помехоустой-
чивости приема сигналов в канале с замираниями проанализируйте
результаты исследований и сформулируйте выводы. Оформите отчет по лабораторной работе (представляется в электронном формате
в виде документа Word).
7. Защитите работу.
Номер варианта (табл. 3.1–3.2) соответствует номеру фамилии
студента в списке учебной группы (подгруппы).
будет изменяться в соответствии с вариантом ин-
и
Варианты заданий
, используя логариф-
55
Таблица 3.1
Энергетич
е
ское
0
hEN
Энергетич
е
ское
0
hEN
от 1 до 1000
от 1 до 1000
от 1 до 1000
от 1 до 1000
от 1 до 1000
от 1 до 1000
Параметр
Параметр
1 30 4 27 2 35 5 24 3 32 6 36
Варианты диапазона изменения математического ожидания
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
отношение сиг-
нал / шум
2
Вариант
=
S
ош
отношение сиг-
нал / шум
мая Р
Требуе-
Вариант
2
=
S
ош
мая Р
Требуе-
1
2
3
с шагом 1
с шагом 1
с шагом 1
10-5 4
10-6 5
10-7 6
с шагом 1
с шагом 1
с шагом 1
Таблица 3.2
Варианты глубины замираний при некогерентном приеме
сигналов АТ в канале связи с райсовскими замираниями
Вариант
1. Какова цель лабораторной работы?
2. Каково содержание программы лабораторной работы?
3. По каким причинам большая часть реальных каналов связи
являются каналами с замираниями сигналов?
4. Какой канал связи называется каналом связи с замираниями?
5. Каков общий механизм возникновения многолучевости при
распространении радиоволн?
6. Что такое диффузная многолучевость распространении ра-
диоволн?
глубины замираний
γ2, кГц
Контрольные вопросы
Вариант
глубины замираний
γ2, кГц
10-8
10-9
10
-12
56
7. Что такое дискретная многолучевость распространении ра-
диоволн?
8. Продолжите фразу «Замирания принимаемых сигналов можно
рассматривать как...».
9. Как классифицируются замирания?
10. Каков смыл термина «общие замирания»?
11. Каким выражением описывается полная вероятность ошибки
в канале связи с общими замираниями?
12. Каким условиям должен удовлетворять канал связи, чтобы его
можно было назвать каналом связи с релеевскими замираниями?
13. Каким условиям должен удовлетворять канал связи, чтобы его
можно было назвать каналом связи с райсовскими замираниями?
14. Как величина параметра глубины райсовских замираний
определяет тип общих замираний, возникающих в канале связи?
15. Как соотносятся релеевские и райсовские замирания в кана-
лах связи СВ и КВ и УКВ диапазонах радиоволн?
16. Каким условиям должен удовлетворять канал связи, чтобы
его можно было назвать каналом связи с односторонненормальными замираниями?
17. Какие выводы можно сделать по результатам сравнения по-
тенциальной помехоустойчивости некогерентного и когерентного
приема сигналов AT , ЧТ, ФТ и ОФT в каналах связи с общими замираниями?
18. Какие функции Mathcad используются в лабораторной работе?
19. Какие выводы можно сделать по результатам выполнения
индивидуального задания?
Литература: 12, 14, 17, 18, 21.
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ
ПРИ РАЗНЕСЕННОМ ПРИЕМЕ
Цель – приобретение навыков исследования помехоустойчиво-
сти при разнесенном приеме сигналов в канале с замираниями.
Формируемые компетенции или их части: ПК-2, ПК-5, ПСК-6.3.
57
Теоретическая часть
Эффективным способом повышения помехоустойчивости связи
в условиях замираний является разнесенный прием. Сущность такого приема заключается в том, что в приемнике решение о переданной реализации сигнала принимается на основе обработки нескольких (двух и более) копий одного сигнала, пришедших разными путями, но при этом несущих одну и ту же информацию.
Основными видами разнесенного приема являются:
1) пространственно-разнесенный прием – одновременный прием
сигналов одного передатчика несколькими приемниками на разнесенные в пространстве антенны;
2) частотно-разнесенный прием – прием сигналов, передаваемых
одновременно на нескольких частотах одним или несколькими передатчиками;
3) временной разнесенный прием – прием сигналов, многократно передаваемых на одной и той же частоте через некоторые интервалы времени;
4) поляризационно-разнесенный прием – прием сигналов, при
котором для регистрации лучей с различной поляризацией используют разные приемные антенны;
5) угловой разнесенный прием – прием сигналов, при котором
регистрация лучей осуществляется по углу их прихода в точку приема.
Необходимым условием любого из видов разнесенного приема
является независимость сигналов в точке приема, т. е. некоррелированность замираний в ветвях разнесения.
При выполнении этого условия вероятность совпадения максимальных и минимальных значений амплитуд сигналов в ветвях разнесения очень мала, более вероятно их несовпадение. Это позволяет
уменьшить динамический диапазон изменения амплитуды результирующего сигнала и тем самым повысить среднее отношение сигнал/шум на входе приемника по сравнению с одиночным приемом.
Наиболее распространенным на практике видом разнесенного
приема сигналов, в частности – при коротковолновой радиосвязи,
является пространственно-разнесенный прием.
При пространственном разнесении антенн параметр разнесения
обычно задают в виде нормированного расстояния разнесения,
определяемого как
58
H0
rrl
D=
где r – расстояние между антеннами, м.
H
r
D
K
r
D
H
r
D
225
r
D=
10
r
D»
20q
h
1,2,,
qQ
=
2
Q
=
,
Величина
относительно направления трассы распространения. Минимальное
разнесение антенн требуется при их расположении поперек трассы,
т.к. при этом интервал пространственной корреляции общих зами-
раний
Для различных радиоканалов величина
ляет
корреляцией замираний в ветвях разнесения можно пренебречь при
значении нормированного расстояния разнесения антенн
H
По способу обработки разнесенных сигналов при пространственно-разнесенном приеме различают:
- линейное сложение;
- автовыбор.
Рассмотрим содержание этих способов обработки разнесенных
сигналов.
Линейное сложение. При данном способе обработки в форми-
ровании результирующего сигнала участвуют все Q каналов приема – ветви разнесения независимо от того, какое математическое
имеет наименьшее значение.
H
.
существенно зависит от расположения антенн
в среднем состав-
K
. В ряде случаев, встречающихся на практике,
ожидание
приемника обеспечивается в каждой q-й ветви,
Вариант структурной схемы устройства, реализующего линейное
сложение сигналов при сдвоенном пространственно-разнесенном
приеме (
энергетического отношения сигнал/шум на входе
K
), представлен на рис. 4.1.
59
.
Рис. 4.1. Структурная схема устройства, реализующего
20q
h, 1,2,,
qQ
=
(
)
(
)
max,,,,
hthhht
20рез
h
2
Q
=
линейное сложение разнесенных сигналов
На рис. 4.1 элементы A1 и A2 обозначают приемные антенны
первой и второй ветви разнесения. Для суммирования сигналов с
одинаковым весом необходимо обеспечить одинаковое усиление в
трактах приемников, что может быть достигнуто с помощью системы автоматической регулировки усиления (АРУ). Коэффициенты
усиления усилителей промежуточной частоты (УПЧ) обоих приемников всегда одинаковы и определяются наибольшим из суммируемых сигналов. Практическая реализация линейного сложения
наиболее проста при некогерентной обработке сигналов.
Автовыбор. Данный способ обработки основан на том, что в
каждый момент времени t выбирается канал приема (ветвь разнесения) с наибольшим уровнем сигнала или отношением сиг-
нал/шум
2222
0рез 01020
где
на входе приемника.
налов (
бором), работающих на две пространственно-разнесенные антенны.
– результирующее энергетическое отношение сигнал/шум
На рис. 4.2 представлена структурная схема сдвоенного приема сиг-
) с переключением приемников (с их автоматическим вы-
K
= K
, т. е. реализуется правило
Q
,
60
(4.1)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]