ОЕМС_41,42 / ОЕМС_41,42 / ЗЕМС_ЛкНов / Лк_1У

Лк№1. СТАТИСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ

Радиоэлектронные средства (РЭС) применяются для решения самых разнообразных задач по передаче, приему, преобразованию и обработке информации.

Применение РЭС и улучшение их параметров встречает определенные трудности, связанные с наличием помех радиоприему.

Поэтому одна из главных задач при проектировании и эксплуатации РЭС - обеспечить их нормальное функционирование в условиях радиопомех.

Различают два вида помех радиоприему:

- внутренние шумы приемника;

- внешние помехи.

Для увеличения помехоустойчивости приема обычно рассматривают устойчивость по отношению к внешним помехам.

К внешним помехам относятся:

- естественные, происхождение которых не связано с деятельностью человека;

- искусственные, последние, в свою очередь, разделяются на три большие группы (индустриальные, помехи от других РЭС (взаимные помехи) и умышленно создаваемые помехи).

Наличие взаимных помех заставляет предъявлять особые требования к РЭС, входящим в такие комплексы. Невыполнение этих требований может привести к ухудшению технических характеристик РЭС, вплоть до полной потери ими работоспособности.

СПОСОБНОСТЬ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ РЭС БЕЗ СНИЖЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ НИЖЕ НЕКОТОРОГО ДОПУСТИМОГО УРОВНЯ НАЗЫВАЕТСЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТЬЮ РЭС.

Неизбежность работы РЭС в условиях помех вызвала появление такой характеристики РЭС как помехоустойчивость.

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ - СПОСОБНОСТЬ РЭС СОХРАНЯТЬ СВОИ ФУНКЦИИ НЕИЗМЕННЫМИ ИЛИ ИЗМЕНЯЮЩИМИСЯ В ДОПУСТИМЫХ ПРЕДЕЛАХ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОМЕХ.

Рассмотрим статистическую модель системы передачи информации (сообщений) (рис. 1).

Рис.1 Статистическая модель системы передачи информации

Подлежащее передаче сообщение является одним из возможных значений пространства сообщений .

В зависимости от типа и назначения системы передачи информации сообщение имеет различный смысл. В частности, сообщение может представлять собой значение некоторого измеряемого параметра или совокупности измеряемых параметров .

Сообщение отображается в сигнале с помощью оператора , который определяет способ формирования сигнала из сообщения, т. е. выбор переносчика информации, способ кодирования и модуляции его параметров, .

Сигнал передается по каналу связи, в котором на него действуют помехи из пространства помех . Взаимодействие сигнала и помехи, происходящее в канале связи можно представить в виде некоторого оператора . Тогда колебание , поступающее на вход радиоприемного устройства, запишем в виде

(1)

В радиоприемном устройстве после некоторых операций над принимаемым колебанием на выходе формируется решение или оценка , воспроизводящая переданное сообщение или некоторую функцию этого сообщения

(2)

ЗАДАЧА СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ СОСТОИТ В ТОМ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ , НАИМЕНЕЕ ОТЛИЧАЮЩЕЕСЯ ОТ ПО НЕКОТОРОМУ КРИТЕРИЮ!!!

При заданных , и поставленную задачу можно решить выбором:

- формы сигнала

- вида кодирования и типа модуляции, т.е выбором оператора ;

- способа обработки сигнала в приемнике.

РАССМАТРИВАЕМАЯ ЗАДАЧА РЕШАЕТСЯ ПРИ ВВЕДЕНИИ НЕКОТОРЫХ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИЙ:

- задаются характеристики сигнала, при этом находится наилучший способ обработки сигнала и помехи в приемнике;

- задается способ обработки сигнала и помехи в приемнике, при этом определяются наилучшие характеристики сигнала.

В РЯДЕ КОНКРЕТНЫХ СЛУЧАЕВ МОГУТ РЕШАТЬСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ЧАСТНЫЕ ЗАДАЧИ:

- частичная оптимизация системы за счет выбора отдельных ее элементов или характеристик при заданной структуре системы, в том числе и заданных, в основном, и ;

- определение влияния на потенциальные возможности системы различных факторов, например, таких, как отсутствие некоторых сведений о помехах и сигналах;

- нахождение сравнительно простых схемных решений, мало отличающихся по своим показателям от оптимальных.

*** Рассмотренная модель системы передачи сообщений отображает работу радиосвязных, радиотелеметрических, телевизионных средств.

Процесс передачи и приема информации носит статистический характер как из-за случайного характера смеси сигнала и помехи, так и из-за непредсказуемого изменения измеряемых величин. Поэтому математическим аппаратом для решения задачи синтеза помехоустойчивых радиосистем является теория статистических решений, основные положения которой сводятся к формированию функции правдоподобия и ее анализу в соответствии с определенным решающим правилом.

Реализация оптимальных алгоритмов обработки сигнала, характеризующих операции формирования апостериорных вероятностей или функций правдоподобия, зависит от уровня и характера помех, присутствующих на входе тракта обработки, а также от характера сигналов, числа оцениваемых параметров и т. д.

ПРАКТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ СИНТЕЗА ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОМЕХ, А ТАКЖЕ РЕАЛИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ ЗАТРУДНЕНЫ СЛЕДУЮЩИМИ ПРИЧИНАМИ:

- многообразием видов помех и возможных значений параметров сигналов;

- отсутствием полной информации о способах комбинирования сигналов и помех и их статистических характеристиках;

- наличием заранее заданных отдельных звеньев РЭС;

- сложностью аналитического решения задачи синтеза оптимальной системы для помех, превосходящих уровень сигнала.

Все указанные причины привели к тому, что в настоящее время задачи оптимального обнаружения, разрешения и измерения параметров сигналов в условиях помех решены только для немногих видов помех и простейших распределений параметров сигналов.

Однако, для большого класса сигналов области возможных значений параметров выходят за пределы области возможных значений параметров помех, и полезный сигнал можно выделить методами селекции.

Различия параметров сигнала и помехи, позволяющие применять методы селекции, определяются следующим:

- недостаточностью информации о работе подавляемой системы и ее параметров при создании умышленных помех;

- ограниченностью технических и энергетических средств создания помех;

- способами создания помех;

- принципами выбора параметров помех, требующих максимального отличия параметров помех от параметров сигналов, несущих полезную информацию;

- возможностью изменения параметров полезного сигнала с целью обеспечения его максимального отличия от помех.

Отклонения от оптимальной обработки ведут к потере информации о сигнале и, следовательно, к неполному .использованию возможностей борьбы с помехами. Поэтому задача оптимальной обработки сигнала при наличии той или иной помехи является актуальной и требует решения!!!

Общий комплекс мероприятий по обеспечению помехоустойчивости РЭС техническими методами включает использование наиболее характерных и трудноустранимых ограничений на виды и параметры помех, позволяющих отличить помехи от полезных сигналов, применение таких видов зондирующих сигналов и способов обработки, которые максимально подчеркивают эти отличия и ограничения.

Данные мероприятия организуются:

- выбором формы сигнала, вида кодирования и типа модуляции;

- применением различных видов селекции;

- использованием различных принципов измерения параметров сигналов;

- исключением нарушения нормальной работы РЭС (перегрузки приемника, подавления полезного сигнала в нелинейных каскадах тракта и т. д.);

- использованием особенностей создания помех и их воздействия на подавляемое РЭС;

- применением комплексных измерителей.

Основные меры, обеспечивающие помехоустойчивость, используются на приемной стороне. Это объясняется тем, что помехи, как правило, создаются с учетом целевого назначения и принципов извлечения информации, а поэтому меры, принимаемые на приемной стороне, более эффективны. Меры, предпринимаемые на передающей стороне, создают условия для борьбы с помехами на приемной стороне.