EVALUATION OF SIGNAL ENERGY RELATION OF ONE-OFF MESSAGES AND CONTINUES INFORMATION DURING THEIR SIMULTANEOUS TRANSMISSION

Full Text

Введение Передача разовых сообщений по занятым телекоммуникационным каналам позволяет наделить существующие системы новыми функциями. Для того, чтобы наложение сигналов разовых сообщений практически не сказывалось на помехоустойчивости системы передачи аналоговой и дискретной информации, необходимо определить требуемую максимальную мощность сигналов разовых сообщений, учитывая при этом характеристики телефонного канала и свойства самих сигналов. Особенности спектров разовых сообщений Сигналы разовых сообщений имеют «гладкий» спектр, поэтому их воздействие на регулярную информацию (речевой сигнал) подобно воздействию «белого» шума [1]. В [2] было показано, что допустимая мощность сигнала разового сообщения, накладываемого на речевой сигнал, должна соответствовать неравенству: h2 > 9, то есть должна быть в 9-10 раз меньше мощности речевого сигнала. Максимальную мощность сигналов разовых сообщений следует выбирать, исходя из расчета допустимого увеличения вероятности ошибки при приеме данных из-за мешающего действия разовых сообщений. Обычно при приеме данных вероятность ошибки символа находится в пределах 10-4...10-7 [1]. При оценке влияния на регулярную информацию сигналов разовых сообщений рассмотрим случай, когда время корреляции сигналов разовых сообщений соизмеримо или больше времени передачи единицы информации данных. Сигналы разовых сообщений воздействуют на сигналы данных так же, как гармоническая помеха. На рис. 1. показаны верхние границы вероятности ошибки Ро.р.с в приеме данных, вызванной присутствием в канале сигналов разовых сообщений, в зависимости от отношения «сигнал-помеха» на выходе приемника данных для различных способов модуляции: фазовой (ФM), частотной (ЧМ), относительной фазовой (ОФМ) и амплитудной (AM) [1]. Под помехой понимаются сигналы разовых сообщений. Зависимости приведены для случаев, когда и , где частота несущей сигналов данных; частота несущей разовых сообщений. При AM и ЧМ используется некогерентный метод приема, при ОФМ - метод сравнения фаз. Рис. 1. Верхние границы вероятности ошибки при приеме данных Как видно из рис. 1, помеха не вызывает ошибок, пока h > 2 при AM и h > 1 при остальных видах модуляции. Таким образом, наихудшей устойчивостью к помехе обладает некогерентная AM. Наиболее устойчивой оказывается когерентная ФМ. Следовательно, в случае низкого уровня флуктуационного шума в канале, достаточно выбрать мощность передатчика разовых сообщений такой, чтобы выполнялось условие: , при любом способе модуляции, используемой при передаче сигналов данных. Предполагается, что (1) где вероятность ошибки при приеме данных, вызванная импульсной помехой, прерываниями и др.; вероятность ошибки, вызванная флуктуационной помехой. Для линий с низким уровнем флуктуационного шума неравенство (1) всегда выполняется. Например, для отношения «сигнал / флуктуационный шум» в интервале 17…13 дБ при любом виде модуляции; общая же вероятность ошибки Р0 не менее 10-7…10-8, то есть или Вероятность искажения сигналов данных от импульсной помехи остается почти неизменной как в присутствии, так и в отсутствии сигналов разовых сообщений, если только их мощность меньше мощности сигналов данных. Такое предположение можно сделать на основе экспериментальных данных, приведенных [3-4], которые показывают, что вероятность ошибки мало зависит от уровня сигнала в канале. Таким образом, с учетом результатов [5] можно сделать следующий вывод: для того, чтобы сигналы разовых сообщений не оказывали существенного влияния на достоверность передачи аналоговой и дискретной информации в случае использования каналов с малым уровнем флуктуационных шумов, необходимо обеспечить условие: h2 > 9. Здесь под h2 понимается отношение по мощности сигнала полезной информации к сигналу разового сообщения. Найдем величину h2 для каналов с высоким уровнем флуктуационного шума (отношение «сигнал / флуктуационная помеха» не более 15 дБ). Увеличение вероятности ошибки при приеме данных может быть вызвано уменьшением мощности сигнала данных на входе приемника при противофазном наложении сигналов разовых сообщений. Определение характеристик разовых сообщений Определим максимально допустимую мощность сигналов разовых сообщений для самого неблагоприятного случая: сигналы данных и сигналы разовых сообщений противофазны; отношение «сигнал данных - флуктуационная помеха» примерно 14...15 дБ; при передаче данных используется АМ. При когерентном приеме АМ-сигналов вероятность ошибки Роф, вызванная флуктуационной помехой, запишется в виде (2) где Uc - эффективное напряжение сигнала данных; T - длительность элементарного сигнала данных; N0 - спектральная плотность мощности шума. Очевидно, что в присутствии сигналов разовых сообщений где эффективное напряжение сигнала разовых сообщений. Согласно последней формуле, на рис. 2 показана зависимость вероятности ошибки Роф от отношения «сигнал - флуктуационная помеха» в присутствии противофазного сигнала разовых сообщений. Из графиков видно, что при 20...30 дБ допустимая мощность сигналов разовых сообщений должна быть в 4-5 раз меньше мощности сигнала данных; при h2 = 14...15 дБ допустимая мощность сигнала разовых сообщений уменьшается. Рис. 2. Зависимость вероятности ошибки от отношения «сигнал - флуктуационная помеха» при наличии противофазного сигнала разовых сообщений При работе по «плохим» каналам связи, то есть по каналам с высоким уровнем флуктуационного шума, максимально допустимая мощность сигналов разовых сообщений должна быть в 25...30 раз меньше мощности сигналов данных. Таким образом, для «хороших» каналов связи (отношение «сигнал данных - флуктуационная помеха» составляет приблизительно 20…30 дБ) имеет место дБ, (3) для «плохих» каналов связи (отношение «сигнал данных - флуктуационная помеха» примерно 15...16 дБ) дБ. (4) Эти результаты получены для любого вида модуляции, используемой для передачи аналоговой и дискретной информации. Уверенный прием сигналов разовых сообщений и сигналов регулярной информации возможен только при условии, что: (5) где отношение по мощности сигнала разовых сообщений к сигналу регулярной информации на входе решающего устройства приемника разовых сообщений; отношение по мощности сигнала регулярной информации к сигналу разовых сообщений на входе решающего устройства приемника регулярной информации. Для выяснения возможной селекции представим сигналы регулярной информации в виде стационарного случайного процесса, имеющего на входе интегратора приемника разовых сообщений мощность Рр.и и нормированную функцию корреляции . Тогда мощность сигналов регулярной информации, являющихся помехой сигналам разовых сообщений, на входе решающего устройства приемника сигналов разовых сообщений (Рвых) будет равна [7]: (6) где Т - время интегрирования. Обозначим время корреляции сигналов регулярной информации. Для случая Рвых = (7) На выходе интегратора приемника сигналов разовых сообщений (8) (при полном перекрытии спектров сигналов регулярной информации и сигналов разовых сообщений) или (9) Соотношения (8)-(9) показывают возможность селекции сигналов регулярной информации и сигналов разовых сообщений при заданной скорости передачи последних. Заключение Уменьшение времени корреляции помехи tп на входе интегратора приемника разовых сообщений приводит к улучшению селекции сигналов регулярной информация и сигналов разовых сообщений. Это изменение tп возможно, если для передачи разовых сообщений по занятым каналам применяются широкополосные сигналы. Например, в случае применения в качестве широкополосного сигнала М-последовательности с ТИ 900 Гц (мс) время корреляции помехи на выходе интегратора: для слабо-коррелированных сигналов данных (мс) равно мс; для сильно-коррелированных сигналов данных (мс) мс; для речевого сигнала (мс) имеет место мс. Таким образом, применение широкополосного сигнала для передачи разовых сообщений позволяет улучшить селекцию команд от сигналов регулярной информации, особенно при сильно-коррелированных сигналах последней.

About the authors

Konstantin Vladimirovich Anfalov

Volga Region State University of Service

Email: anfalow@gmail.com

References

Supplementary files