Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Нестандартные методы защиты информации. Лабораторный практикум
.pdf
Рис. 4.15. Результаты исследования потенциальной помехоустойчивости
некогерентного пространственно-разнесенного приема сигналов ФТ
Порядок выполнения работы
1. Для заданного варианта индивидуального задания необходимо:
- получить у преподавателя реализацию результатов измерений
значений энергетического отношения сигнал/шум на входах приемников первой и второй ветви разнесения в указанные дискретные
моменты времени сформированы выборочные совокупности, которые сохранены в формате тестовых файлов h201_V.prn и
h202_V.prn, где V – номер варианта индивидуального задания;
- запустить программу Mathcad и создать Mathcad-документ,
например LR_4_VAR_V_.xmcd, где V – номер варианта индивидуального задания;
- прочитать исходные данные о реализациях энергетического
отношения сигнал/шум на входах приемников первой и второй ветви разнесения из тестовых файлов h201_V.prn и h202_V.prn;
- построить временные диаграммы распределения энергетиче-
ских отношений сигнал/шум на входах приемников первой и второй
ветви разнесения;
- выполнить формирование результирующего отношения сиг-
нал/шум при разнесенном приеме с автовыбором в соответствии с
алгоритмом (4.1) и построить временную диаграмму результирующего отношения сигнал/шум;
71
- по формулам (4.2–4.3) рассчитать помехоустойчивости неко-
20рез
h
(
)
ош_ЧТ 0рез
(
)
ош_ФТ 0рез
20рез
h
герентного приема сигналов ЧТ и ФТ для исследуемого канала связи с релеевскими замираниями и сравнить полученные результаты
между собой;
- исследовать, как при заданном число ветвей разнесения (ка-
налов приема), будет изменяться потенциальная помехоустойчивость некогерентного пространственно-разнесенного приема сигналов ЧТ и ФТ с автовыбором ветви разнесения по максимуму сигнала в условиях независимых релеевских замираний сигналов и помех
в каналах приема, если результирующее математическое ожидание
энергетического отношения сигнал/шум на входе приемника
будет изменяться в соответствии с вариантом индивидуального задания (табл. 4.1). Построить графики зависимостей
Р h
масштаб осей;
- исследовать, как будет изменяться потенциальная помехо-
устойчивость некогерентного пространственно-разнесенного приема сигналов ЧТ и ФТ с автовыбором ветви разнесения по максимуму сигнала в условиях независимых релеевских замираний сигналов
и помех в каналах приема, если результирующее математическое
ожидание энергетического отношения сигнал/шум на входе прием-
ника
разнесения (каналов приема) будет изменяться от 1 до 4 с шагом 1
(построить графики, используя логарифмический масштаб осей,
раздельно для сигналов ЧТ и ФТ).
- сохранить полученные результаты исследования некогерент-
ного пространственно-разнесенного приема сигналов частотной и
относительной фазовой телеграфии с автовыбором ветви разнесения по максимуму сигнала в условиях независимых релеевских замираний сигналов и помех в каналах приема. Закрыть Mathcadдокумент.
2. После окончания исследования некогерентного простран-
ственно-разнесенного приема сигналов частотной и относительной
фазовой телеграфии с автовыбором ветви разнесения по максимуму
2
будет изменяться от 1 до 1000 с шагом 1, а число ветвей
Р h
и
2
, используя логарифмический
72
сигнала в условиях независимых релеевских замираний сигналов и
Вариант
Файлы реализации энергетического
1 h201_1.prn
h202_1.prn
2
h201_2.prn
h202_2.prn
3
h201_3.prn
h202_3.prn
4
h201_4.prn
h202_4.prn
5
h201_5.prn
h202_5.prn
6
h201_6.prn
h202_6.prn
помех в каналах приема проанализируйте полученные результаты и
сформулируйте выводы. Оформите отчет по лабораторной работе
(представляется в электронном формате в виде документа Word).
3. Защитите работу.
Варианты заданий
Номер варианта (табл. 4.1) соответствует номеру фамилии сту-
дента в списке учебной группы (подгруппы).
Таблица 4.1
Варианты индивидуальных заданий реализации
энергетического отношения сигнал/шум на входах
приемников первой и второй ветви разнесения
отношения сигнал/шум
Контрольные вопросы
1. Какова цель лабораторной работы?
2. Каково содержание программы лабораторной работы?
3. В чем заключается сущность разнесенного приема?
4. Какие существуют основные виды разнесенного приема?
5. Каково условие реализации любого из видов разнесенного
приема?
6. Что такое пространственно-разнесенный прием?
7. Какие существуют способы обработки разнесенных сигналов
при пространственно-разнесенном приеме?
8. Как реализуется линейное сложение сигналов при простран-
ственно-разнесенном приеме?
73
9. Как реализуется автовыбор сигналов при пространственно-
разнесенном приеме?
10. Как происходит формирование результирующего отношения
сигнал/шум при разнесенном приеме с автовыбором?
11. Каким выражением описывается вероятность ошибочного
некогерентного приема сигналов ЧТ в канале связи при отсутствии
корреляции замираний в ветвях пространственного разнесения?
12. Каким выражением описывается вероятность ошибочного
некогерентного приема сигналов ФТ в канале связи при отсутствии
корреляции замираний в ветвях пространственного разнесения?
13. Какие выводы можно сделать из анализа кривых помехо-
устойчивости некогерентного пространственно-разнесенного приема сигналов ЧТ?
14. Какие функции Mathcad используются в лабораторной работе?
15. Какие выводы можно сделать по результатам выполнения
индивидуального задания?
Литература: 8, 9, 12, 14, 22, 30.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНОГО
ПРИЕМА СИГНАЛОВ
Цель – приобретение навыков исследования оптимального при-
ема сигналов при наличии аддитивных флуктуационных помех.
Формируемые компетенции или их части: ПК-2, ПК-5, ПСК-6.3.
Теоретическая часть
Наиболее важная проблема электрической связи состоит в повышении помехоустойчивости систем связи. Возможным путем ее
решения является оптимизация приемного устройства, т. е. отыскание наилучших способов обработки, обеспечивающих максимальную помехоустойчивость при заданном виде сигналов.
74
Предположим, что рассматривается двоичная система передачи
(
)
stS
=
(
)
stS
=-
(
)
stS
=
(
)
stS
=-
(
)
st
S
T
(
)
st
(
)
st
(
)
st
222
SS
EstdtSdtST
22
SS
EstdtSdtST
2
12
SSS
EEST
(
)
st
(
)
st
(
)
1
Ps
(
)
2
Ps
биполярными импульсами (с активной паузой):
0
Рис. 5.1. Временные диаграммы сигналов
Как видно на рис. 5.1, сигналу
ный импульс положительной полярности высотой S и длительно-
стью
ной полярности той же высоты и длительности.
Очевидно, что энергии сигналов
(рис. 5.1).
1
1
соответствует прямоуголь-
, а сигналу
===
11
22
TT
==-=
òò
22
TT
2
– прямоугольный импульс отрицатель-
1
и
TT
SS
()
òò
00
SS
2
() ( )
SS
,
2
совпадают:
;
1
0
;
(5.1)
(5.2)
,
==
Полагаем, что априорные вероятности передаваемых сигналов
1
и
2
известны и равны
75
.
и
, например,
(5.3)
(
)
0,5
Ps =
(
)
10,50,5
ап
P
()(
)
ап 12
PPsPs
(
)
st
(
)
st
(
)
t
x
0
=
2
x
s
(
)
t
x
(
)
t
x
2
2
x
s
æö
ç÷
ç÷
èø
(
)
t
x
(
)
st
(
)
st
1
Ps =-=
,
2
. Следовательно, задана
матрица
вход линии связи
Считаем, что в линии связи на сигналы
ствует аддитивная флуктуационная помеха
деленная по нормальному закону, с нулевым математическим ожи-
данием (
Рис. 5.2. Аддитивная помеха
В этом случае, одномерная плотность распределения вероятно-
сти помехи
априорных вероятностей сигналов, поступающих на
m
=
x
) и дисперсией
определяется выражением
.
, присутствующая в линии связи
.
1
2
и
(рис. 5.2), распре-
(5.4)
воздей-
W
x
()
В результате воздействия аддитивной флуктуационной помехи
на сигналы
сигнал
1
ps
exp
x
2
на вход демодулятора поступает
76
=-
2
1
и
x
2
.
(5.5)
()(
)
,0,
,2.
SS
zt
sttTtT
(
)
zt
(
)
zt
(
)
st
(
)
st
(
)
t
x
(
)
0,StT
(
)
st
(
)
st
s
qztstdtqztstdt
(
)
zt
(
)
st
(
)
st
()
stttT
1
ï
=
í
ï
2
î
x
+££ì
x
+<£
() ()
S
(5.6)
Временная диаграмма сигнала
Рис. 5.3. Сигнал
Для принятия решения, какой именно сигнал
присутствует вместе с помехой
интервале времени
1
закону (5.5), было получено следующее правило работы оптимального приемника
11коп 22коп
2
и
TT
SS
==
òò
00
совпадают, а помеха распределена по нормальному
() () () ()
, наблюдаемый на входе демодулятора
Î
для случая, когда энергии сигналов
1
>
<
s
2
показана на рис. 5.3.
1
или
на входе демодулятора на
2
(5.7)
,
где
1коп
– принимаемая аддитивная смесь сигнала и помехи;
– копия сигнала
1
, генерируемая в приемном устрой-
77
стве;
(
)
st
(
)
st
(
)
st
(
)
st
(
)
st
(
)
st
(
)
st
устройстве.
приемника обеспечивает его оптимальность, как по критерию максимума апостериорной вероятности (МАВ), так и по критерию максимального правдоподобия (МП).
(5.6), представлена на рис. 5.4. Здесь блоки ГКС1 и ГКС2 обознача-
2коп
В рассматриваемом случае правило (5.6) работы оптимального
Схема оптимального приемника, реализующего правило приема
– копия сигнала
2
, генерируемая в приемном
ют генераторы копий сигналов
Рис. 5.4. Схема оптимального приемника
Временные диаграммы сигналов
ставлены на рисунках 5.5 и 5.6.
1коп
и
1коп
2коп
и
.
2коп
пред-
Рис. 5.5. Временная диаграмма сигнала
78
1коп
(
)
st
(
)
st
(
)
st
Рис. 5.6. Временная диаграмма сигнала
Решающее устройство (РУ), представленное на рис. 5.4, сравнивает между собой значения выходных эффектов q1 и q2 корреляторов, размещенных в двух каналах оптимального приемника, и непо-
средственно выносит решение в пользу приема сигнала
2
. Таким образом, правило решения (работы) оптимального
приемника (рис. 5.4) в краткой форме математически записывается
следующим образом
Альтернативным решением поставленной задачи является реализация оптимального приемника на двух согласованных фильтрах
СФ1 и СФ2 (рис. 5.7).
2коп
1
или
(5.8)
Рис. 5.7. Схема оптимального приемника на согласованных фильтрах
79
(
)
zt
(
)
st
qztstdt
qztstdt
()(
)
(
)
exp,1,2
(
)
(
)
htsTt
=-
(
)
Kj
w
(
)
Sj
w
(
)
st
(
)
ht
(
)
sTt
-
(
)
st
(
)
st
-
Напомним, что согласованный фильтр, например СФ1, является
устройством, которое вычисляет функцию взаимной корреляции
между принимаемым сигналом
лонным) сигналом
мени TS имеет вид
Соответственно, выходной эффект СФ2 в момент времени TS
имеет вид
чения соответствующих значений выходных эффектов согласованных фильтров СФ1 и СФ2 их передаточные и импульсные характеристики должны удовлетворять условиям:
p
где
*
p
22коп
KjSjjTp
www
ppS
– комплексная передаточная функция СФр, p = 1, 2;
– комплексно-сопряженная спектральная функция сигна-
1коп
=
11коп
T
S
=
() ()
ò
0
*
=-=
. Выходной эффект СФ1 в момент вре-
T
S
() ()
ò
0
копppS
и опорным (ожидаемым, эта-
.
. Напомним, что для обеспе-
;
,
(5.9)
(5.10)
копp
ла
p = 1, 2;
ко, располагается в зеркальном порядке вдоль оси времени (об этом
говорит отрицательный знак при t в формуле (5.9)).
Помимо этого импульсная характеристика согласованного филь-
тра смещена вправо относительно сигнала
времени TS.
, p = 1, 2;
копpS
p
– импульсная характеристика СФр,
– копия сигнала
80
копp
, которая, одна-
копp
на отрезок
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]