Глава 5. Помехоустойчивость систем радиосвязи с ППРЧ при совместном применении частотной модуляции, разнесения символов по частоте и блокового кодирования
5.1. Помехоустойчивость систем радиосвязи с ППРЧ при M-ичной ЧМ и L-кратным разнесении символов по частоте
С целью повышения помехоустойчивости СРС с ППРЧ при воздействии наихудшей шумовой помехи в части полосы могут применяться различные способы. Эффективными способами повышения помехоустойчивости являются, например:
-ичная частотная манипуляция, разнесение символов на независимые частотные элементы и передача каждого из них на своей частоте, а также кодирование [1,2,11,13,15,20].
Естественно задаться вопросом, какой дополнительный выигрыш можно получить в эффективности СРС с ППРЧ, если объединить
-ичную ЧМ и
-кратное частотное разнесение символов?
Для решения поставленной задачи сигналы такой СРС представим, как и ранее, в виде совокупности радиоимпульсов длительностью
на каждом скачке частоты (
где
- длительность бита,
- число бит в
-ичном символе,
) со случайными начальными фазами, несущие частоты которых перестраиваются в соответствии с заданным псевдослучайным кодом. При этом полагаем, что все информационные
-каналы являются смежными друг с другом и образуют частотные сегменты, равномерно распределенные по всему диапазону частот
СРС. Как показано выше, эффективная обработка таких сигналов обеспечивается применением квазиоптимальных квадратичных приемников с адаптивной регулировкой усиления (АРУ) по уровню помех и «нелинейным» сложением выходных выборок квадратичных детекторов. Структурная схема такого приемного устройства изображена на рис.5.1. Для осуществления АРУ (нормирования) в приемном устройстве используется дополнительный канал измерения мощности помехи и шума и формирования весовых множителей вида:
,
(5.1)

- мощность шумовой помехи в части полосы.

Рис. 5.1.
Для дальнейшего анализа примем: мощности
точно известны и одинаковы для всех
частотных каналов, что позволяет осуществлять идеальное нормирование напряжения квадратичных детекторов, при котором становится возможным провести математический анализ, происходящих в приемном устройстве СРС процессов. В силу этого, приведенные далее результаты по помехоустойчивости СРС могут использоваться только в качестве нижней границы по сравнению с тем, что может быть реализовано на практике.
Шумовую помеху в части полосы
, также как и ранее, представим в виде ограниченного по полосе гауссовского шума, мощность которого
ограничена и равномерно распределена в пределах полосы
где
- параметр, определяющий часть занимаемой помехой полосы
,
. Мощность помехи
, действующей на каждый частотный элемент в пределах подавляемой полосы
,
(5.2)
где
- ширина полосы частотного канала;
- средняя спектральная плотность мощности шумовой помехи в пределах полосы
,
; соответствующее спектральной плотности мощности
отношение сигнал-помеха на входе приемника СРС определяется из выражения
(5.3)
и служит для проведения сравнительной оценки помехоустойчивости различных типовых СРС с ППРЧ. Напомним, что такая помеха в части полосы подавляет
смежных частотных каналов с вероятностью

и не подавляет те же
смежных частотных каналов с вероятностью

Из приведенных выражений следует, что при выполнении условия
вероятности подавления
и неподавления 1-
, приблизительно равны
и
, соответственно.
При ограниченной мощности передатчика шумовых помех система РЭП стремится оптимизировать основной параметр помехи – подавляемую часть полосы частот, добиваясь
, где
- энергия сигнала на длительности
,
;
- мощность сигнала;
- спектральная плотность мощности собственных шумов приемника СРС. Помеха с такими параметрами является наихудшей для СРС. При выбранных моделях сигнала и помехи и равномерном распределении частотных элементов в расширенной полосе частот
помехой может быть подавлено
из
элементов сигнала. На остальные
элементы воздействуют только собственные шумы приемника
, которые, как и выше, представим в виде гауссовской помехи с нулевым средним, равномерной спектральной плотностью мощности
.
Применительно к рассматриваемым моделям сигнала, шумовой помехи в части полосы, собственных шумов приемника, а также с учетом принятых допущений СВО на бит СРС с ППРЧ может быть представлена известным выражением:
(5.4)
где первые три сомножителя характеризуют вероятность подавления помехой
из
элементов;
- число сочетаний из
по
;
- УВО на бит в случае подавления помехой
элементов
-ичного символа из
.
Таким образом, анализ помехоустойчивости
-ичной СРС с
-кратным разнесением символов по частоте сводится к нахождению УВО на бит
и к последующей оценке зависимости СВО на бит
(5.4) от системных параметров СРС и станции шумовых помех в части полосы
.