Структура устройств различения сигналов

 

Задача различения сигналов характерна для радионавигационных систем и радиотехнических систем передачи информации. В то же время для этих систем характерна так называемая задача разделения сигналов. Поясним некоторую терминологическую разницу задач различения и разделения сигналов.

Задача разделения предполагает распределение сигналов по соответствующим многоканальных радионавигационных систем (по числу радионавигационных точек) или многоканальных радиотехнических систем передачи информации (по числу источников и потребителей передаваемых сообщений). Точное распределение сигналов по каналам необходимо для последующего воспроизведения содержащихся (закодированных) в сигналах навигационных параметров или передаваемых сообщений с наилучшими в статистическом смысле результатами, т.е. с наименьшими вероятностями ошибочного распределения сигналов (перепутывание сигналов) и с наибольшими вероятностями правильного распределения сигналов.

Задача различения, аналогичная задача распознавания в радиолокационных системах, воспринимается как задача формирования решения о классе принятого сигнала из M возможных. Таким образом, в задаче различения сигналов прагматическая цель разделения сигналов для последующей их обработки (декодирования) и воспроизведения навигационных параметров или передаваемых сообщений как бы заслоняется (или замалчивается) и на первый план выставляется только задача эффективности разделения сигналов, что предполагает оценку качества решения задачи различения.

Поэтому, не забывая о прагматической цели разделения сигналов, ограничимся рассмотрением задачи их различения, которая с методологической точки зрения аналогично задачи распознавания, Учитывая, что временная, пространственная и поляризационная структура используемых сигналов является когерентной и сильно коррелированной, а также полагая, что все сигналы являются энергетически эквивалентными

 

,

 

приходим к выводу о том, что структура устройства различения M сигналов должна быть многоканальной (M каналов), а оптимальная обработка сигналов в каждом канале должна сводиться к их когерентному накоплению (фильтровому или корреляционному) с одинаковым смещением

 

 

или без смещения, если учесть, что в основе решения лежит случайная величина

 

Z_кℓ = Z_ко - Z_ℓo,

 

устраняющая роль постоянного смещения в каналах (рис. 13.4).

 

Рис. 13.4. Структура устройства различения М сигналов

 

Далее рассматриваются устройства различения сигналов по форме (закону модуляции), времени, частоте, пространству и поляризации.

Различение сигналов по форме (закону модуляции) при фильтровой обработке (рис. 13.5,а) основано на использовании M согласованных фильтров, импульсные характеристики которых являются зеркальным отражением закона модуляции К-го сигнала:

 

.

 

Рис. 13.5. Различение сигналов по форме (закону модуляции):
а) фильтровая обработка, б) корреляционная обработка.

 

Различение сигналов по форме (закону модуляции) при коррелированной обработке (рис. 13.5б) основано на использовании M корреляторов, опорные сигналы которых промодулированы в соответствии с законами модуляции К-ых сигналов

 

.

 

Следует отметить, что различаемые по форме сигналы перекрываются как по времени, так и по спектру.

Различение сигналов по времени при фильтровой обработке (рис. 13.6,а) основано на исспользовании одного согласованого фильтра, импульсная характеристика которого согласована с законом модуляции сигналов

 

 

и временной селекции сжатых и рассовмещенных по времени на величину ∆ t_к = ∆ t_r =1/∆ f_o сигналов.

 

Рис. 13.6. Различение сигналов по времени:
а) фильтровая обработка, б) корреляционная обработка.

 

Различение сигналов по времени при корреляционной обработке (рис. 13.6,б) основано на использовании M корреляторов, опорные сигналы которых с одинаковым законом модуляции

 

 

рассовмещены по времени относительно друг друга не величину ∆ t_к = ∆ t_r =1/∆ f_o.

Различаемые по времени сложные сигналы перекрываются как по времени (частично), так и по спектру (полностью).

Различение сигналов по частоте (рис. 13.7) основано на использовании общего для M корреляторов смесителя – перемножителя (демодулятора), осуществляющего сжатие расстроенных узкополосных фильтров (радиоинтеграторов), осуществляющих расфильтровку рассовмещенных по спектру на величину ∆ F_к = ∆ F =1/∆ T_o сигналов. Различаемые по частоте сложные сигналы перекрываются как по времени (полностью), так и по спектру (частично).

 

Рис. 13.7. Различение сигналов по частоте

 

Различение сигналов по пространству (рис. 13.8) основано на использовании многоканальной ФАР с М диаграммаобразующими каналами (ДОК), каждый из которых формирует свою двумерную диаграмму направленности в дальней зоне Фраунгофера (r > S_a / λ) или трехмерную диаграмму фокусировки (ДФ) в ближней зоне Френеля (r < S_a / λ), размеры которой соответственно равны:

 

, , .

 

Рис. 13.8. Различение сигналов по пространству

 

Различение сигналов по поляризации (рис. 13.9) основано на использовании полного поляризационного приема с двумя взаимро ортогональными по поляризации каналами в произвольном поляризационном базисе , совпадающим с поляризационным базисом, который исспользуется при формировании двух взаимно ортогональных по поляризации сигналов, подлежащих разделению.

 

Рис. 13.9. Различение сигналов по поляризации