Управление РЧС Bihovskiy

	МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ					201
				Продолжение таблицы 4.18
	Группа	Пара-	Наименование параметра		Значения параметра, ис-
	парамет-
	ров	метр			пользованного в анализе
		G	Коэффициент усиления антенны БС, дБ		12
		hБС	Высота подвеса антенны, м		40
		na	Число абонентов, которые используют один		8 и 16 для (GSM-1800)
	3		частотный канал или один псевдослучайный		1 и 3 для (AMPS)
			сигнал		1 для (CDMA)
		Fk	Полоса частот, занимаемая одним частотным		200 (GSM-1800)
					30 (AMPS
			каналом, кГц
					Вr (CDMA)

На основании данных из табл. 4.18 в ходе проектирования сетей СПС необходимо определить:

–М — число секторов, на которые разбивается каждая из сот в результате применения на БС секторных антенн;

–NБС — число абонентов, которое может быть обслужено одной БС;

–К — число БС, которые должны быть построены для организации сети СПС, обслуживающей данное количество абонентов;

–Rз — радиус соты (зон обслуживния одной БС), км;

–PR — уровень мощности излучения БС, приходящаяся на одного активного абонента, дБВт.

Врезультате проведенных расчетов [13] было установлено, что с увеличением полосы частот, выделяемой сети СПС, число абонентов, обслуживаемых одной БС, возрастает. Следует также отметить, что при заданной полосе частот, выделенной для работы сети, различные системы СПС существенно отличаются по числу абонентов, обслуживаемых одной БС. Наибольшее число абонентов может быть обслужено в сети СПС, в которой используется система CDMA, наименьшее — в сети с системой AMPS(l). Применение на БС трех- и шестисекторных антенн вместо ненаправленных, как правило, увеличивает число абонентов, обслуживаемых одной БС, особенно в случае широкой полосы частот, выделяемой сети СПС. Если эта полоса невелика, то применение секторных антенн, как следует из [13], может оказаться нерациональным. Это объясняется тем, что разбиение отдельных сот на секторы с помощью направленных антенн на БС уменьшает число абонентов, обслуживаемых в каждом секторе. Причем в соответствии с законом Эрланга при заданной вероятности блокировки вызова снижается эффективность использования каналов связи в каждом секторе, что может приводить к общему уменьшению числа абонентов, обслуживаемых в данной соте.

В[13] представлены также зависимости числа БС от полосы частот, выделенной сети

СПС, для разных систем, типов городов и числа абонентов сети для Na = 30 000 и σ = 8 дБ. Эти зависимости показывают: необходимая полоса частот уменьшается, если в сети СПС используется большее число БС; при заданной полосе частот число БС, которое необходимо иметь в сети СПС для обслуживания заданного числа абонентов, существенно зависит от выбранной системы СПС. Наименьшее число БС требуется построить в сети СПС, в которой применяется система CDMA.

Сопоставим применение различных систем СПС с точки зрения эффективности использования спектра. Очевидно, что эффективность системы СПС тем выше, чем большее число абонентов может быть обслужено одной БС при заданной общей полосе частот, выделенной для

202	ГЛАВА 4

работы сети. Если это число значительно, то число БС в сети невелико и соответственно стоимость строительства иэксплуатации такой сетиможет оказаться сравнительно небольшой.

В табл. 4.19 указано число абонентов, обслуживаемых одной БС для разных систем СПС при Вr = 11 МГц. Данные этой таблицы показывают следующее.

1.Система CDMA существенно превосходит все остальные сравниваемые системы по числу абонентов, которые в заданной полосе частот могут быть обслужены одной БС. По сравнению с системой GSM-1800(16) система CDMA дает выигрыш в числе абонентов в

3…6 раз.

2.В системе GSM-1800(8) одной БС может быть обслужено такое же число абонентов, что и в системе AMPS(3), либо несколько большее.

3.Система первого поколения AMPS(l) морально устарела и значительно уступает современным системам СПС в плане эффективности использования спектра, так как может обслужить наименьшее число абонентов.

4.Применение на БС трехсекторных антенн вместо ненаправленных наиболее эффективно в системе CDMA, в которой они позволяют увеличить число абонентов, обслуживаемых одной БС, более, чем в два раза. В остальных системах трехсекторные антенны увеличивают число абонентов на 20…30%, а применение шестисекторных антенн может даже уменьшить число абонентов и поэтому нерационально.

5.На число абонентов существенно влияют условия распространения радиоволн, харак-

теризуемые параметром σ в большом городе (σ = 8 дБ); одна и та же система СПС может обслужить одной БС меньшее число абонентов, чем в среднем (σ = 6 дБ).

Таблица 4.19. Число абонентов, обслуживаемых одной БС, для разных систем СПС при Вr = 11 МГц

	Полоса	Тип	Число абонентов NБС, обслуживаемых одной БС, в системе
	частот
			AMPS		GSM-1800		CDMA
	СПС	города
	Вr, МГц		nа = l	nа = 3	nа = 8	nа = 16	nа = 1
	10	большой	300/400/450	1200/1750/2200	1100/1600/1250	2500/2700/2600	7500/15600
	6	(σ = 8 дБ)	120/120/130	500/700/850	500/520/1250	1250/1500/2600	5000/11300
	10	средний	600/700/800	1860/1900/2000	2000/2500/3000	4500/5500/7000	11000/23500
	6	(σ = 6 дБ)	200/230/270	950/1050/1200	1000/1500/1250	2500/2700/2600	6500/15700

Примечание. Для систем AMPS и DCS-1800 число абонентов приведено соответственно при М = 1, 3, 6, для CDMA — при М = 1, 3

В табл. 4.20 приведено число БС, которые должны быть развернуты на территории города для различных систем СПС в случае, когда в сети СПС используются трехсекторные антенны и обслуживается заданное количество абонентов. Анализ этой таблицы также показывает значительное преимущество системы CDMA над другими системами. В сети СПС, которая создана на ее основе и которая обслуживает 100 тыс. абонентов, должно быть развернуто всего 11 БС, если для работы сети выделена полоса частот 6 МГц. Система DCS-1800(16) требует при тех же условиях строительства почти в 6 раз большего числа БС. Из табл. 4.20 следует, что уменьшение полосы частот, выделяемой для работы сети СПС, приводит к необходимости увеличения числа БС в сети, причем, если для системы CDMA при уменьшении полосы частот с 10 до 6 МГц это увеличение не очень значительно, то для других систем оно может составлять два и более раз.

	МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ									203
	Таблица 4.20. Определение числа базовых станций для разных систем сотовой связи
	Полоса		Число	Число базовых станций, которые необходимо развер-
	частот	Тип		нуть на территории города, для системы СПС (М = 3)
	СПС	города	обслуживаемых
					AMPS		GSM-1800			CDMA
	Вr, МГц		абонентов
				nа = l		nа = 3	nа = 8		nа = l6	nа = l
			100000	400		60	65		25	8
	10		30000	120		28	20		9	2
		Большой	10000	40		9	7		3	1
			100000	760		140	160		65	11
	6		30000	225		40	49		20	3
			10000	75		14	17		7	1
			100000	55		15	13		6	2
	10		30000	19		5	5		2	1
		Средний	10000	9		3	3		1	1
			100000	140		30	20		9	2
	6		30000	40		10	7		3	1
			10000	22		5	4		2	1

Нужно отметить, что условия распространения радиоволн существенно влияют на число БС, которые должны быть установлены в сети СПС. Если сопоставить данные табл. 4.19 для Nа = 30000 и 10 000 для большого (σ = 8 дБ) и среднего (σ = 6 дБ) городов, то нетрудно заметить, что в большом городе, для которого характерны более сложные условия распространения радиоволн, число БС должно быть в 3…4 раза больше.

Существенно зависит число БС в сети от выбранной системы СПС. Система GSM-1800(8) требует в ряде случаев строительства в 1,3…1,5 раза меньшего числа БС по сравнению с системой AMPS(3). Что касается системы AMPS(l), то она может быть применена лишь в тех случаях, когда число обслуживаемых в сети абонентов невелико, а выделенная для работы сети полоса частот достаточно широка.

4.3.3.Оценка эффективности использования РЧС в сетях радиосвязи и вещания

Одним из важнейших вопросов, возникающих при организации любой радиослужбы в отведенной для ее работы полосы частот, является следующий: какая минимальная полоса частот требуется для покрытия региона сетью примыкающих зон обслуживания, в каждой из которых должно быть организовано заданное число частотных каналов? Этот вопрос в течение ряда лет изучался в 1-й Исследовательской комиссии Бюро радиосвязи МСЭ, и результаты выполненных в этом направлений исследований отражены в Отчете МСЭ [19] и Справочнике по управлению РЧС [20]. Один из подходов к решению этого вопроса для сетей подвижной связи и вещания, который отражен в [19–21], изложен в данном разделе.

При определении минимальной полосы частот, необходимой для покрытия региона сетью примыкающих зон обслуживания, исходными данными являются технические характеристики применяемого приемопередающего оборудования, метод модуляции и требования к качеству воспроизведения информации. Однако важно знать не только минимальную полосу частот, которую необходимо выделить для создания такой сети, вид модуляции, ис-

204	ГЛАВА 4

пользуемый для передачи сообщений, но и потенциальный предел сокращения полосы частот в сетях связи и вещания при применении оптимальных методов передачи и приема сигналов с идеальными характеристиками приемопередающего оборудования. Такую предельно минимальную полосу, необходимую для создания сети радиосвязи или вещания, которая дальше обозначена Fопт, можно определить на основе теории информации [20, 21]. Зная Fопт, эффективность использования РЧС можно выразить отношением полос частот Fопт и Fс, необходимых для организации сети на базе «оптимальных» и реальных РЭС: μ = Fопт/Fс.

На рис. 4.25 представлена сеть радиосвязи или вещания, построенная на базе регулярных сеток. При этом решается задача покрытия определенного региона сетью примыкающих зон обслуживания. Для каждой зоны отводится один или несколько частотных каналов, причем один и тот же канал может использоваться в разных зонах на основе их надлежащего территориального разноса. Для некоторого упрощения выкладок рассматривалась сеть с зонами в виде квадратов одних и тех же размеров (см. рис. 4.25). Базовые станции в системах подвижной связи или вещательные передатчики расположены в центре зоны. Размер r зоны обслуживания считается заданным. В зонах, помеченных на рис. 4.25 одной и той же цифрой, может использоваться один и тот же частотный канал, если расстояние R между этими зонами обеспечивает необходимое ослабление помех.

В идеализированной сети на базе равных квадратов при использовании в каждой зоне Мс частотных каналов, как видно из рис. 4.25, общее число каналов, необходимое для покрытия сетью всего региона

N = Mс {int[R /(2r)]+1}2 ,

Рис. 4.25. Сеть радиосвязи или вещания с регулярной сеткой

где int [х] — целая часть числа х.

Если обозначить через Fm полосу частот одного канала, то полная полоса частот, отводимая сети,

Fc = NFm.

(4.49)

При анализе удобно рассматривать значения этих полос, отнесенные к полосе частот модулирующего сигнала Fo:

Fm = Fm / F0 и Fc = Fc / F0 .

В соответствии с математическими моделями, широко используемыми для оценки ослабления уровня сигналов с изменением расстояния l, множитель ослабления уровня сигнала V(l) изменяется как V(l) = a/lk, где k в зависимости от высоты подвеса антенны и расстояния может принимать значения от 2 до 4. При этом отношение сигнал/помеха на входе приемника имеет вид

	β		R k +2					2
ρ =					; β =				.	(4.50)
	4					1+ 2		−(k +2) / 2
			r
Из (4.50) и (4.47) следует
R / r = (4ρ/ β)1/(k +2)							и N = Mc { (1/ 2) (4ρ/ β)1/(k +2) + 2}2 .

Отношение ρ на входе приемника не должно быть меньше защитного ρs, т.е. величины, при которой обеспечивается необходимое отношение ρо сигнал-шум на его выходе. Для разных видов модуляции в [21] получены формулы для ρs(ρо).

МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ	205

Для оптимальных РЭС в соответствии с положениями теории информации получена следующая формула для ρs(ρо):

ρs(ρо) = (1+ρо )1/ Fm −1 .

(4.51)

Выражение (4.51) справедливо для оптимальных «по Шеннону» РЭС, когда передача и прием информации осуществляются оптимальными методами. Из (4.49) видно, что при

ρо = const и использовании более широкополосных видов модуляции (большие Fm ) необходимое значение ρs уменьшается.

Для частотной модуляции (ЧМ) соотношение, связывающее ρs , ρо и Fm , имеет вид

ρs(ρо) = χ2ρо 3Fm (Fm − 2)2		,	(4.52)

где Fm = 2(1+ χme ); me — эффективный индекс модуляции; χ — пик-фактор сообщения

(обычно полагают χ = 3…4).

Для амплитудной модуляции с одной боковой полосой частот (АМ-ОБП) справедливо соотношение ρs = ρо.

Для кодово-импульсной модуляции (ИКМ), использующей для передачи сообщений n разрядов и метод передачи с помощью класса сигналов, относящегося к M-позиционной фазовой манипуляции (М-ФМ),

	ρs(ρо) = 2				(n / Fm +1)ln 2 +ρо sin2 (π2−(2n / Fm ) ),			(4.53)
где	F	=	2n		и ρ		= 22n−1 −1 .
						о
	m		lg M
	Для системы n-ИКМ, использующей позиционные сигналы вида 16-КАМ, формула для
ρs(ρо) имеет вид
	ρs(ρо) = 10{ln 180 10ln180ρо + ln ρо}.							(4.54)

С использованием приведенных формул получены зависимости Fc (Fм ) . Они имеют вид

пилообразных линий, как показано на рис. 4.26, для сети, использующей оптимальные РЭС при k = 3 и двух значениях ρо, а также для ЧМ при одном значении ρо. Указанные в разрывах линии квадраты целых чисел 4, 9, 16 и т.д. показывают, сколько частотных каналов N необходимо для создания сети при одном частотном канале на зону, т.е. при Мс = 1.

Из рис. 4.26 видно, что увеличение Fm может быть выгодным лишь тогда, когда одновременно скачком уменьшается отношение R/r, т.е. N; штрихом отмечены минимумы кривых

F	(F	) . Хорошо видно наличие оптимальных значений F			, при которых F		(F	) имеет ми-
c	m			m0		c	m0
нимум. С увеличением ρ			увеличиваются как F	, так и F	(F	) . При этом для организации
		о	m0	c	m0

сети при всех видах модуляции, кроме АМ-ОБП, и при всех рассмотренных значениях ρо требуется девять частотных каналов. Число каналов для АМ-ОБП указано в табл. 4.21.

Таблица 4.21. Число каналов для АМ-ОБП

ρо, дБ	24	30	36	42
Nmin	16	25	36	49

206 ГЛАВА 4

На рис. 4.27 приведены зависимости значений Fc0 (Fm0 ) от ρо для оптимальных РЭС, а также зависимости μ(ρо ) для всех остальных рассматриваемых видов модуляции при тех же условиях. Для всех видов модуляции Fc0 = (Fc0 оpt / μ). Зависимости на рис. 4.27 иллюст-

рируют эффективность использования РЧС (ЭИРЧС) при всех рассматриваемых видах модуляции по отношению к оптимальным РЭС. Худшей является ЧМ, поскольку при ее использовании требуемая для организации сети полоса частот примерно в 5 раз больше, чем для оптимальных РЭС. Наиболее близкой к оптимальной для всех значений ρо является 16-позиционная система с ИКМ, которая требует для организации сети всего лишь в 1,5 раза более широкой полосы частот, чем для оптимальных РЭС, даже в случае приема сообщений с весьма высоким качеством. Из цифровых методов передачи ИКМ-М-ФМ наилучшей для рассматриваемых условий является система с M = 8, а наихудшей — с М = 4.

Рис. 4.26. Зависимости	F	(F	)	Рис. 4.27. Зависимости	F	(ρ	0	) и μ(ρ	0	)
	c	м			c0

Интересно также отметить, что при невысоких требованиях к качеству приема сообщений наиболее близкой к оптимальным РЭС будет АМ-ОБП. Однако ЭИРЧС АМ-ОБП заметно падает при повышении требований к качеству приема сообщений, особенно если учитывать влияние нестабильности частоты реальных передатчиков.

Достоинство приведенного критерия состоит в том, что он позволяет определить эффективность использования РЧС сетей РЭС, в которых применяются конкретные виды и параметры модуляции по отношению к потенциальному минимуму, обеспечиваемому идеальной радиосистемой.

Понятие «идеальная радиосистема» может быть в каждом конкретном случае достаточно четко определено на основе выбранной модели идеализированной сети и использования оптимальной системы передачи и приема сообщений «по Шеннону», характеристики которой определяются выражением (4.51). Основываясь на этих показателях, можно определять допустимые oтклонения характеристик приемного и передающего оборудования от идеальных, рассматривая их влияние на изменение ЭИРЧС.

МЕТОДЫ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ РАДИОСВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ	207

Контрольные вопросы к главе 4

1.Что такое идеализированная сеть радиосвязи?

2.Поясните параметры элементарного треугольника идеализированной сети.

3.Поясните взаимосвязь между параметрами идеализированной сети и числом необходимых частотных каналов.

4.Поясните смысл ромба совмещенных каналов в идеализированной сети.

5.Что такое ромбические числа для идеализированной сети?

6.Приведите пример распределения каналов в ромбе совмещенных каналов с использованием метода триад.

7.Поясните взаимосвязь параметров в универсальной модели однородной сети

8.Приведите примеры ромбов совмещенных каналов для сетей под номерами 1 и 2 в универсальной модели однородной сети.

9.Поясните связь номеров сетей и ромбов совмещенных каналов в универсальной модели однородной сети.

10.Приведите примеры для распределения каналов в ромбе совмещенных каналов при N = 4 и 9.

11.Приведите полосы частот, выделенные для ТВ и ЗВ вещания.

12.Поясните смысл защитного отношения.

13.Что такое СНЧ и как он влияет на уровень помех в сетях ТВ вещания?

14.Что такое частотно-пространственные ограничения в сетях ТВ и ЗВ вещания?

15.Поясните, что такое холмистость местности и как она учитывается при расчетах в сетях ТВ и ЗВ вещания.

16.Поясните с использованием кривых распространения порядок определения напряженности поля.

17.Поясните условия обеспечения качественного приема сигналов в сетях ТВ и ЗВ вещания.

18.Что такое защищенность приемных антенн?

19.Поясните, что такое межканальные помехи в сетях ТВ и ЗВ вещания.

20.Какое количество ближайших помех учитывается в идеализированной сети?

21.Поясните причины не оптимальности частотного планирования при использовании координационного расстояния.

22.Что такое коэффициент использования передатчика в сетях ТВ и ЗВ вещания?

23.Поясните смысл коэффициента взаимного влияния при частотно-территориальном планировании.

24.Поясните смысл координационного кольца при частотно-территориальном планировании.

25.Поясните смысл оптимальности частотно-территориального планирования при использовании метода координационных колец.

26.Поясните алгоритм распределения частотных каналов методом координационных колец.

27.Укажите предельные значения параметров, при которых применима модель Окамуры–Хата.

28.Приведите классификацию типов местности в модели Окамуры–Хата.

29.Поясните смысл формулы для определения затухания в модели Окамуры–Хата.

30.Поясните смысл уравнения, по которому определяется дальность связи.

31.Что такое эквивалентная изотропно излучаемая мощность?

32.Как определяется холмистость местности?

33.Поясните последовательность расчета зоны покрытия базовой станции.

34.Что такое кластер в сети сотовой подвижной связи?

35.Поясните методику определения размерности кластера.

36.Приведите набор параметров базовой и мобильной станций, необходимых при частотно-территори- альном планировании.

37.Поясните процедуру определения основных параметров частотного плана для сотовой сети подвижной связи.

38.Поясните эффективность использования частотного спектра сотовыми сетями подвижной связи разных стандартов.

39.Сравните эффективность сотовых сетям подвижной связи разных стандартов по количеству обслуживаемых абонентов.

40.Сравните эффективность сотовых сетям подвижной связи разных стандартов по необходимому количеству базовых станций для обслуживания заданного количества абонентов.

Глава 5

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ ПОМЕХ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ

Традиционными методами обеспечения ЭМС РЭС являются организационные меры, применяемые при их планировании и направленные на обеспечение необходимого частотно-тер- риториального разноса между РЭС, которые могут создавать друг другу помехи. Однако эти методы, являясь пассивными, не позволяют достичь высокой эффективности использования РЧС. Это может быть достигнуто путем применения активных методов — разного рода устройств подавления помех.

Помехи, возникающие при работе систем связи в общих либо соседних полосах частот, могут быть как непрерывными, так и импульсными. Непрерывные помехи часто возникают, в частности, на магистральных (радиорелейных и спутниковых) линиях связи. В течение многих лет на таких линиях применялись системы связи, в которых использовались частотное уплотнение (ЧУ) и частотная модуляция (ЧМ). Эти системы используются и в настоящее время, хотя в последние десятилетия все большее распространение получают системы связи с цифровыми видами модуляции. Типичным видом непрерывных помех в системах с ЧМ являются помехи от аналогичных систем, также использующих ЧМ. Так, например, на прием сигналов на станциях радиорелейных систем либо на Земных станциях спутниковых систем связи могут воздействовать помехи от других станций, которые работают в тех же полосах частот. Для подавления помех в этих случаях могут использоваться как одноканальные, так и многоканальные компенсаторы помех (КП). Универсальные КП — это устройства, которые формируют копию помехи и вычитают эту копию из принимаемого сигнала, содержащего полезную и мешающую компоненты. Такие компенсаторы позволяют бороться с самыми разнообразными мешающими сигналами, включая сигналы, вид модуляции которых совпадает с видом модуляции полезного сигнала.

В тех случаях, когда невозможно применить традиционные методы обеспечения ЭМС радиосистем с помощью их территориального или частотного разноса, КП позволяют организовать одновременную работу взаимно воздействующих радиолиний. К данной проблеме примыкает проблема повышения эффективности использования РЧС путем создания систем передачи в общей полосе частот нескольких ЧМ сигналов, с помощью которых передаются независимые сообщения. Применение таких систем позволило бы повысить пропускную способность каналов связи.

Другой важной проблемой борьбы с помехами является проблема подавления импульсных помех (ИП), создаваемых системам радиорелейной и спутниковой связи средствами радиолокации и радионавигации. Во многих случаях уровень импульсной помехи оказывается столь значительным, что приводит к блокированию приемника и к «стиранию» пораженных ИП участков полезного сигнала (ПС). В этих случаях эффективны методы подавления ИП и восстановления пораженных участков ПС путем экстраполяции либо интерполяции. Поскольку на практике длительность ИП часто бывает весьма короткой по сравнению со вре-

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭМС РЭС	209

менем корреляции полезного сообщения, частота их повторения незначительна, а уровень вполне достаточен для их надежного обнаружения, то во многих случаях конструкцию устройств подавления импульсных помех можно значительно упростить.

ВРоссии реальные проблемы защиты от ИП возникли на станциях тропосферных радиорелейных линиях связи (ТРРЛ) сети «Север», обеспечивающей связью районы Крайнего севера. Качество приема сигналов на этих станциях заметно снижалось из-за действия ИП со стороны наземных радиолокаторов отечественной системы воздушной радионавигации (ВРН). Подобная проблема возникла также и на Земных приемных станциях отечественной спутниковой системы непосредственного телевизионного вещания «Экран», которые испытывали помехи со стороны самолетных радиосистем ближней навигации.

Проблемы подавления непрерывных и импульсных помех возникает и в других системах связи, и для их решения были разработаны разнообразные методы [1]. Следует подчеркнуть, что при разработке структуры устройств подавления помех и оценке их эффективности важную роль играют созданная академиком В.А. Котельниковым теория потенциальной помехоустойчивости и основанная на ней теория оптимального приема сигналов с непрерывными видами модуляции. Эти теории дают инженерам мощный инструмент для синтеза оптимальных устройств и позволяют определить пределы эффективности подавления помех, которая может быть достигнута при применении этих устройств.

Внастоящей главе кратко рассмотрены вопросы синтеза оптимальных КП и устройств подавления ИП, описаны принципы их работы и приведены оценки эффективности применения таких устройств в системах радиорелейной и спутниковой связи. Рассмотрены следующие устройства:

–одноканальные КП с обработкой суммы полезного и мешающего АМ или ЧМ сигналов, поступающих на вход приемника;

–многоканальные КП, в которых на вход каждого из каналов поступают, помимо полезногоЧМсигнала, одинили несколько мешающих ЧМсигналов издругих каналов приема;

–подавители ИП с бланкированием тракта приема сигнала во время действия ИП;

–подавители ИП, построенные по схеме «широкая полоса–ограничитель–узкая полоса»;

–подавители ИП с преобразованием спектра и ограничением сигнала;

–подавители ИП с восстановлением пораженных участков полезного сигнала путем экстраполяции или интерполяции;

–подавители ИП в системах связи, в которых применяется частотное разнесение. Более подробные сведения о рассмотренных в данной главе устройствах и методах ана-

лиза их помехоустойчивости можно найти в статьях и книгах, которые указаны в списке литературы к данной главе.

5.1.Обеспечение ЭМС при помощи одноканальных компенсаторов помех

Оптимальные одноканальные КП представляют собой устройства, предназначенные для разделения АМ и ЧМ сигналов, одновременно поступающих на вход приемника. Они могут быть синтезированы на основе теории оптимального приема непрерывных сигналов [2]. Такие устройства должны с наивысшей точностью выделять сообщение ai(t) из сложного сигнала W(t), представляющего собой сумму N сигналов, действующих на входе приемника:

		N
W (t ) = A∑μi Si (t, ai ,					i )+ n(t ) = S (t, a,		)+ n(t ),	(5.1)
				λ		λ
где Si (t, ai ,		ii)=1	— i-й сигнал, поступающий на вход приемника и модулированный сообще-
	λ

нием ai(t); λi — его параметры; μi A — амплитуда i-го сигнала; n(t) — белый гауссов шум с односторонней спектральной плотностью N0. Для АМ, ФМ и ЧМ соответственно имеем:

210	ГЛАВА 5

Si ( Si (

Si (

i

i )

[

i

]

(

1

1 )

t, a ,

λ

=

1

+ a (t)

sin

ω t +ϕ

;

t, ai ,

i )= sin (ω1t + ai (t) +ϕ1 );

λ

i )

t

t, ai ,

ωit +

∫

ai (t) dt +ϕi

λ

= sin

.

−∞

Здесь ωi и ϕi — несущая частота и фаза i-го сигнала. Если в уравнении (5.1) N = 2, то анализ, проведенный на основе теории оптимального приема, приводит к следующим уравнениям [3], описывающим работу оптимального устройства:

ai* (t) = μi H ( p) W (t)

				∂Si (t, ai ,		i )
					λ
	− Si (t, ai ,λi )							(5.2)
							,
				∂ai

где ai* (t) — оптимальная оценка процесса ai (t); H(p) — операторное изображение переход-

ной характеристики линейного фильтра, определяемой при помощи корреляционной функции процесса ai (t).

На рис. 5.1 показана блок-схема следящего компенсатора помех, моделирующего уравнение (5.2) при N = 2. Это устройство на входе имеет две ветви приема, в каждой из которых выполняется оценка одного из сообщений ai (t). Эти оценки поступают на модуляторы,

) ∂S (t, a* ,λ )

где они преобразуются в сигналы μi Si (t, ai* ,λi и μi i i i . Первые из них суммиру-

∂ai

ются, формируя копию принимаемого сигнала W*(t), а вторые подаются на умножители в каждой ветви. Копия W*(t) по цепи обратной связи подается на вход устройства, где она

вычитается из принимаемого сигнала. Для некоторых видов сигналов Si (t, ai ,λi ) (АМ, ЧМ и т.д.) приемник, представленный на рис. 5.1, может быть существенно упрощен.

Рис. 5.1. Блок-схема оптимального приемника, разделяющего два сигнала с аналоговой модуляцией