Повышение помехоустойчивости РТС

2.8 Повышение помехоустойчивости РТС

Согласно положениям теории информации при отсутствии в канале связи помех и искажений количество информации I₀{х,y} о состоянии источника х, переданной приемнику у, равно неопределенности (энтропии) источника Н{х} или неопределенности приемника Н{y}:

I₀{х,y} = Н{х} = Н{y}.

В каналах с помехами и искажениями переданная информация меньше на величину неоднозначности приемника Н_х{у}:

I{х,y} =  Н{y} - Н_х{у} < I₀{х,y}.

Отсюда следует, что для передачи заданного количества информации I₀{х,y} по каналу с шумом необходимо некоторое избыточное количество информации, равное по крайней мерю неоднозначности Н_х{у}, обусловленной шумом. Таким образом, при наличии помех не имеет смысла сильно сокращать избыточность. Наоборот, в этих условиях целесообразно допустить некоторую избыточность источника информации и распорядиться ею так, чтобы повысить помехоустойчивость связи.

Существует много методов введения избыточности в сигнал с целью увеличения помехоустойчивости. Однако все они в конечном итоге сводятся к увеличению основных характеристик сигнала, т.е. длительности, ширины спектра или амплитуды (мощности).

Накопление. Для отделения сигнала от помехи можно использовать любое различие между ними. Затруднение заключается в том, что различия между принимаемым сигналом и помехой часто отсутствуют, так как и сигнал и помеха представляют собой случайные процессы с перекрывающимися спектрами. В этом случае для повышения помехоустойчивости целесообразно заранее (на передающей стороне) наделить сигнал каким-либо свойством, отличающим его от помехи, и использовать это отличие для разделения сигнала и помехи.

Метод накопления состоит в том, что на передающей стороне сигнал наделяют свойством периодичности в ограниченном интервале времени, т. е., попросту говоря, n раз повторяют каждое значение сигнала h. На приемной стороне все принятые образцы сигнала и наложенной на него помехи x складывают в каком-либо накопителе (аналоговом или цифровом). Все образцы сигнала одинаковы; поэтому их напряжения складываются арифметически и в результате дают значение nh. Напряжение помехи при повторениях сигнала может иметь разные значения и знаки; при таком алгебраическом сложении накопление значений помехи  происходит медленней, чем накопление сигнала. При достаточно большом числе повторений отношение напряжений накопленных сигнала и помехи

теоретически может достигнуть сколь угодно больших значений. Действительно, нормальная флюктуационная помеха флюктуирует около нуля, и среднее ее значение тем меньше, чем больше число n повторений.

В реальных системах число повторений n конечно, и поэтому не исключено, что накопленная помеха станет равной или превысит накопленный сигнал и будет принята за сигнал. Противоположное событие считается правильным приемом, а вероятность Р правильного приема можно определить с помощью интеграла вероятностей Ф(х):

.

Зная дисперсию нормальной флюктуационной помехи () и задаваясь вероятностью Р правильного приема, из этого выражения можно найти необходимое число n повторений.

Для накопления сигнала необходимо время, и, следовательно, повышение помехоустойчивости по этому методу достигается за счет увеличения длительности сигнала.

Метод накопления называют интегральным приемом, если вместо суммирования дискретных осчетов h осуществляется интегрирование непрерывной функции x(t)=s(t)+x(t) за время Т, равное длительности элементарной посылки s(t). Превышение сигнала над помехой на выходе интегрирующего устройства растет с ростом Т.

Использование помехоустойчивых видов модуляции. Степень мешающего воздействия различных помех сильно зависит от вида модуляции, принятого в системе связи. Поэтому, зная ожидаемый вид помех, можно повысить помехоустойчивость связи путем выбора малочувствительной к этим помехам модуляции.