Убайчин А.В.

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

Информационные свойства недетерминированных радиосигналов

Современный уровень развития инфокоммуникационных систем, обуславливает необходимость создания новых средств передачи информации. Одной из важных характеристик радиосвязи является мощность излучаемых радиосигналов. Процесс совершенствования техники передачи информации послужил стимулом к разработке многих способов обеспечения снижения спектральной плотности мощности радиосигналов, основная концепция которых сводится к расширению полосы радиосигналов [1]. Предельным случаем данного подхода является передача информационных сообщений посредством радиосигналов, мощность которых сопоставима с мощностью тепловых шумов приемника.

Реализация предельного случая данного подхода позволяет организовать радиосвязь на низком энергетическом уровне. Практическая реализация данного подхода требует разработки новых технических средств приема, передачи и обработки радиосигналов, реализации новых типов кодирования и адаптации типов радиосигналов.

Данная статья описывает способ организации информационного наполнения недетерминированных радиосигналов посредством изменения энергии недетерминированных радиосигналов.

Классическая схема передачи радиосообщений состоит из передатчика, среды передачи радиосигналов и приемника [2]. В предлагаемом подходе по передаче информационных сообщений на основе измерения энергии недетерминированных радиосигналов используется аналогичная концепция.

Разработка новой системы связи обуславливает перечень вопросов, которые необходимо рассмотреть при ее создании:

1. Создание методов и алгоритмов передачи информации при помощи недетерминированных радиосигналов;

2. Адаптация существующих методов кодирования для работы с недетерминированными сигналами;

3. Реализация аппаратной части "передатчик-приемник" в виде портативного устройства персональной связи;

4. Разработка методов и алгоритмов, позволяющих понизить влияние помех в канале связи.

Затруднительно принимать детерминированные радиосигналы, если их мощность, ниже уровня мощности собственных шумов приемника [1].

Обозначим собственные шумы на входе приемника, как s_ш(t) на временном интервале (0…t₁). Тепловой шум на входе радиоприемного устройства подчиняется нормальному закону распределения спектральной плотности [3]. Математическое ожидание М_ш сигнала s_ш(t) равно:

(1)

Пусть s_с(t) – недетерминированный радиосигнал с величиной математического ожидания М_с. Аналогично s_ш(t) для s(t) выполняется условие (1).

Если выполняется равенство:

_, (2)

то сигналы s_ш(t) и s(t) некоррелированны.

Выполнение (2), обуславливает выражение:

_, (3)

где D – дисперсия сигнала s(t), D_ш– дисперсия сигнала s_ш(t), М – математическое ожидание, вычисляемое аналогично (1).

Выражение (3) показывает возможность изменения дисперсии (эквивалентно увеличению мощности шума) шумов на входе приемника [4]. В рассматриваемом аспекте для наглядности примера удобно осуществлять амплитудную модуляцию сигнала s(t). Таким образом, осуществляется способ формирования на входе приемника изменяющейся по закону s(t) мощности шума.

Концепция построения радиосвязи на основе измерения энергии недетерминированных радиосигналов имеет много общего с классическими системами связи. Практическая реализация системы требует новых, не стандартных решений. Для оценки параметров шумовых сигналов с равномерной спектральной плотностью применяют микроволновые радиометры (СВЧ- радиометры) [5,6]. Следовательно, основой приемной части должен являться специализированный СВЧ- радиометр.

Литература

1. Борисов В.И. Помехозащищенность систем радиосвязи: вероятностно-временной подход // В.И. Борисов, В.М. Зинчук . – М.: РадиоСофт. – 2009. – 260 с.

2. Акулиничев Ю. П. Теория электрической связи // Ю. П. Акулиничев. – М.: Лань, 2010. – 240 с.

3. Краус Д.Д. Радиоастрономия // Д.Д. Краус. – М.: Сов радио, 1973. – 456с.

4. Filatov A.V. The dynamic properties of a digital radiometer system and its operating efficiency / A.V. Filatov, A.V. Ubaichin // Measurement Techniques. – 2012. – Т. 54, № 10. – С. 1–6.

5. Филатов А.В. Радиометрические системы нулевого метода измерений: монография. – Томск: Томск.гос. ун–т систем упр. и радиоэлектроники – 2007. – 276 с.

6. Коробка О.Г. Пасивна радiолокацiя. Загальнi перспективи розвитку та конкретнi зразки технiки // Радiоэлектроннi i комп'ютернi системи.– 2004.–№ 2 (6). – С.–11-15.