5.2. Помехоустойчивость систем радиосвязи с ППРЧ, M-ичной ЧМ, блоковым кодированием и L-кратным частотным разнесением кодовых слов

5.2.1. Структурная схема системы радиосвязи

Сущность функционирования СРС с ППРЧ и -ичной ЧМ, в которой используются коды с исправлением ошибок и -кратное частотное разнесение кодового слова, можно пояснить с помощью структурных схем передающего и приемного устройства, изображенных на рис.5.3,а,б, соответственно.

При дальнейшем изложении воспользуемся результатами [15, 20, 41]. Поступающие от источника сообщения двоичные информационные символы  в передающем устройстве преобразуются в -ичные символы , где , со скоростью  и подаются на вход кодера. Кодер с прямым исправлением ошибок по определенным правилам обеспечивает операции над -ичными символами из конечного множества , представляющего собой поле Галуа [20]. Если кодер является двоичным, то  и преобразование из двоичной системы в -ичную осуществляется непосредственным (прямым) путем. В результате на выходе кодера формируется  кодированных -ичных символов  (байтов, состоящих из  бит) на каждые к -ичных информационных символов, поступающих на вход кодера. При этом относительная скорость кода (коэффициент кодирования) составляет величину , а кодированные символы на выходе кодера генерируются со скоростью

                         (5.21)

Рис. 5.3.

Информационная модуляция в данной СРС осуществляется с помощью -ичной ЧМ, , где  - значность алфавита. Далее кодированные -ичные символы с выхода кодера преобразуются в -ичные кодовые слова (группы)  со скоростью . Следует заметить, что значения величин  и  в общем случае могут быть выбраны произвольными, однако для удобства анализа проще рассматривать только те случаи, когда является кратным  или наоборот ( является кратным ). Далее -ичные кодовые группы подаются на вход модулятора -ичной ЧМ, который выбирает одну из  модулирующих частот  на основании -ичного входного сигнала со скоростью , где  - длительность модулирующего сигнала (кодового слова). Модулирующие -частоты разнесены между собой на величину , где  - скорость ППРЧ. Таким образом, общая ширина полосы -ичного сигнала (сегмента) . Сформированный модулирующий сигнал (кодовое слово) длительностью  разбивается на  частотных составляющих (элементов), длительностью , каждая из которых затем смешивается с выходным сигналом синтезатора частот, управляемого генератором псевдослучайного кода. Синтезатор частот выбирает новую рабочую частоту через каждые  секунды. Скорость переключения рабочих частот

                          (5.22)

Синтезатор частот выбирает частоты из набора  возможных частот, разнесенных, как указывалось выше, на полосу частот элемента сигнала . Следовательно, общая ширина полосы частот СРС с ППРЧ составляет величину

                                                     (5.23)

Затем выходной сигнал смесителя пропускается через фильтр с шириной полосы , преобразуется в высокочастотном генераторе, усиливается и излучается.

Процесс устранения скачков частоты, демодулирования и декодирования принятого сигнала идет в обратном порядке процессу формирования передаваемого сигнала (рис.5.3,б).

Принятый сложный сигнал вместе с собственными шумами  и шумовой помехой в части полосы  демодулируется путем смешивания с выходным сигналом синтезатора частот, управляемого ГПС кода и работающего в синхронизме с ГПС кода передающего устройства. Сформированный таким образом сигнал подается на совокупность  параллельно включенных полосовых фильтров, центральные частоты которых соответствуют информационным частотам . Дальнейшая обработка частотных составляющих сигнала с ППРЧ, принадлежащих данному кодовому слову, осуществляется в соответствующем частотном канале, содержащем квадратичный детектор, перемножитель, обеспечивающий нормировку выборок детектора, и сумматор.

Использование -кратного частотного разнесения кодового слова для повышения помехоустойчивости СРС с ППРЧ требует, как было показано выше, нормирования частотных элементов сигнала на выходе квадратичных детекторов напряжением, обратно пропорциональным мощности помехи. Цель нормирования заключается в устранении влияния подавленных сильными помехами частотных элементов сигнала в процессе принятия решения, которое основывается на выборе наибольшей суммы для  выборок квадратичных детекторов. Для целей нормирования в приемном устройстве СРС обеспечивается измерение мощности шумов (или шумов и помехи) на каждом скачке частоты и формирование весовых множителей . При дальнейшем анализе предполагается, что осуществляется идеальное измерение мощности собственных шумов и помехи или только мощности собственных шумов. Напряжения с выходов сумматоров всех  каналов подаются на решающее устройство. Канал, имеющий наибольшую выходную статистику, идентифицируется путем появления на выходе решающего устройства -ичной кодовой группы (слова) . Далее эти -ичные кодовые группы  преобразуются в -ичные символы  и подаются на вход декодера. Декодер осуществляет исправление ошибок и выдает на выходе -ичные символы , которые затем преобразуются в двоичные символы для восстановления принятой оценки , соответствующей первоначальной последовательности двоичных информационных данных . При дальнейшем анализе предполагается, что канал между выходом кодера и входом декодера представляет собой симметричный -ичный канал.