СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

реклама
ÂÛÑØÅÅ ÏÐÎÔÅÑÑÈÎÍÀËÜÍÎÅ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÅ
Г. И. ХУДЯКОВ
СТАТИСТИЧЕСКАЯ
ТЕОРИЯ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ
СИСТЕМ
Учебное пособие
для студентов высших учебных заведений,
обучающихся по направлению «Радиотехника»
ÓÄÊ 621.37(075.8)
ÁÁÊ 22.317ÿ73
Õ982
Ð å ö å í ç å í ò û:
äåéñòâèòåëüíûé ÷ëåí ÐÀÅÍ, çàì. ãåíåðàëüíîãî äèðåêòîðà
ÎÀÎ «Ðàäàð-ÌÌÑ» ïî íàó÷íîé ðàáîòå, ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô. Â. À. Ñàðû÷åâ;
äîö. ÑÏá. ÃÓÀÏ, êàíä. òåõí. íàóê Ñ. Í. Âîðîáüåâ
Õ982
Õóäÿêîâ Ã. È.
Ñòàòèñòè÷åñêàÿ òåîðèÿ ðàäèîòåõíè÷åñêèõ ñèñòåì : ó÷åá. ïîñîáèå äëÿ ñòóä. âûñø. ó÷åá. çàâåäåíèé / Ã. È. Õóäÿêîâ. — Ì. :
Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2009. — 400 ñ.
ISBN 978-5-7695-4750-8
Êðàòêî èçëîæåíû ìàòåìàòè÷åñêèå îñíîâû ñòàòèñòè÷åñêîé òåîðèè ðàäèîòåõíè÷åñêèõ ñèñòåì. Ïðåäñòàâëåíû îñíîâíûå âåðîÿòíîñòíûå ìîäåëè ñèãíàëîâ è ïîìåõ â ðàäèîòåõíè÷åñêèõ ñèñòåìàõ. Ðàññìîòðåíû îñíîâû òåîðèè
ïîèñêà, îáíàðóæåíèÿ è ðàçëè÷åíèÿ ñèãíàëîâ íà ôîíå ïîìåõ, ñòàòèñòè÷åñêîé òåîðèè îïòèìàëüíîãî îöåíèâàíèÿ ïàðàìåòðîâ ñèãíàëîâ, òåîðèè ôèëüòðàöèè è ðàçðåøåíèÿ ïðîñòûõ è ñëîæíûõ ñèãíàëîâ. Îïèñàíû îñíîâíûå
ìåòîäû ðàñ÷åòà ñòàòèñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííû́õ ðàäèîïîìåõ, ñòîõàñòè÷åñêèõ òðàññ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàäèîñèãíàëîâ è
ýôôåêòèâíûõ ïëîùàäåé ðàññåÿíèÿ ðàäèîëîêàöèîííûõ öåëåé.
Äëÿ ñòóäåíòîâ âûñøèõ ó÷åáíûõ çàâåäåíèé.
ÓÄÊ 621.37(075.8)
ÁÁÊ 22.317ÿ73
Îðèãèíàë-ìàêåò äàííîãî èçäàíèÿ ÿâëÿåòñÿ ñîáñòâåííîñòüþ
Èçäàòåëüñêîãî öåíòðà «Àêàäåìèÿ», è åãî âîñïðîèçâåäåíèå ëþáûì ñïîñîáîì
áåç ñîãëàñèÿ ïðàâîîáëàäàòåëÿ çàïðåùàåòñÿ
ISBN 978-5-7695-4750-8
© Õóäÿêîâ Ã. È., 2009
© Îáðàçîâàòåëüíî-èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2009
© Îôîðìëåíèå. Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2009
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СИМВОЛЫ
Общие правила обозначений
Ïðÿìûå ñòðî÷íûå ëàòèíñêèå áóêâû (ln, cos , exp) — ýëåìåíòàðíûå
ôóíêöèè;
êóðñèâíûå ñòðî÷íûå ëàòèíñêèå áóêâû (a, b, x, y, f, g) — äåéñòâèòåëüíûå
âåëè÷èíû è ïåðåìåííûå, ñêàëÿðíûå ôóíêöèè;
ïîëóæèðíûå êóðñèâíûå ñòðî÷íûå ëàòèíñêèå áóêâû (x, y, a, b, f ) — ÷èñëîâûå âåêòîðû, âåêòîðû êîîðäèíàò, âåêòîð-ñòîëáöû, âåêòîðíûå ôóíêöèè;
ïîëóæèðíûå ïðÿìûå ïðîïèñíûå ëàòèíñêèå áóêâû (A, B, U, F) — ìàòðèöû,
ìíîæåñòâà;
êóðñèâíûå ïðîïèñíûå ëàòèíñêèå áóêâû (A, S, M, Jn, Pn) — ñîáûòèÿ, âûäåëåííûå ñêàëÿðíûå âåëè÷èíû, ñïåöèàëüíûå ôóíêöèè;
ïðÿìûå ñòðî÷íûå ãðå÷åñêèå áóêâû (ε, α, ξ(t)) — ñëó÷àéíûå ñîáûòèÿ, äåéñòâèòåëüíûå ñëó÷àéíûå âåëè÷èíû è ôóíêöèè;
ïîëóæèðíûå ïðÿìûå ñòðî÷íûå ãðå÷åñêèå áóêâû ( α, ξ(t ) ) — âåêòîðíî-çíà÷íûå ñëó÷àéíûå âåëè÷èíû è ôóíêöèè;
áóêâû ñ òî÷êîé câåðõó ( a&, α& , β&, R&αβ, ξ& (t ), A& ) — êîìïëåêñíîçíà÷íûå âåëè÷èíû, âåêòîðû, ôóíêöèè è ìàòðèöû.
Список обозначений и символов
A, B, C — ñëó÷àéíûå ñîáûòèÿ è ñîîòâåòñòâóþùèå èì
ìíîæåñòâà
A, B, C — ìàòðèöû äåéñòâèòåëüíûõ âåëè÷èí
& — ìàòðèöû êîìïëåêñíûõ âåëè÷èí
&, C
A& , B
A U B — îáúåäèíåíèå (ñóììà, äèçúþíêöèÿ) ìíîæåñòâ A è B
A ⊂ B — ìíîæåñòâî A ñîäåðæèòñÿ âî ìíîæåñòâå B êàê
åãî ïîäìíîæåñòâî
A I B — ïåðåñå÷åíèå (ïðîèçâåäåíèå, êîíúþíêöèÿ)
ìíîæåñòâ A è B
A = ||aij; i, j = 1, 2, ¾ , n|| — êâàäðàòíàÿ ìàòðèöà ïîðÿäêà n ñ ýëåìåíòàìè aij (êðàòêàÿ çàïèñü); ðàçâåðíóòàÿ çàïèñü:
a11 a12 … a1 j
a21 a22 … a2 j
A=
M
M
ai1 ai 2
M
M
an1 an 2
M
… aij
M
… anj
… a1n
… a2n
M
… ain
M
… ann
3
A _, x _ — òðàíñïîíèðîâàííàÿ ìàòðèöà, âåêòîð-ñòðîêà
A& V † — òðàíñïîíèðîâàííàÿ ìàòðèöà êîìïëåêñíîñîïðÿæåííûõ âåëè÷èí: A& V ≡ A& ∗_
A −1 = a%ij ; i, j = 1, 2, …, n
— êâàäðàòíàÿ ìàòðèöà, îáðàòíàÿ ìàòðèöå A è
èìåþùàÿ â êà÷åñòâå ýëåìåíòîâ âåëè÷èíû a%ij
A(t, t ′ ) — ÿäðî (èíòåãðàëüíîãî) ëèíåéíîãî ïðåîáðàçîâàíèÿ â äàííîì ïðîñòðàíñòâå ôóíêöèé
(ôóíêöèîíàëüíîì ïðîñòðàíñòâå)
A ∈ F — ìíîæåñòâî A ñîäåðæèòñÿ âî ìíîæåñòâå F êàê
åãî ýëåìåíò
B&αβ — êîâàðèàöèÿ êîìïëåêñíûõ ñëó÷àéíûõ âåëè÷èí α& è β&  B&αβ = α%& β%& 


B&ξ (t , s ) — àâòîêîâàðèàöèîííàÿ (âòîðàÿ àâòîêîððåëÿöèîííàÿ) ôóíêöèÿ êîìïëåêñíîãî ñëó÷àéíîãî
ïðîöåññà ξ& (t )
Dα — äèñïåðñèÿ ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû α
E ( f (α)) — ìàòåìàòè÷åñêîå îæèäàíèå ôóíêöèè îò
äåéñòâèòåëüíîé ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû α:
E ( f (α)) =
∞
∫
f ( x ) pα (x ) dx
−∞
r r r r
E (r ), H (r ) — âåêòîðû ýëåêòðè÷åñêîé è ìàãíèòíîé ñîñòàâëÿþùèõ ýëåêòðîìàãíèòíîãî
ïîëÿ â òî÷êå ñ
r
r
â
ôèçè÷åñêîì
ïðîðàäèóñîì-âåêòîðîì
r
ñòðàíñòâå R 3 (r )
õ — ÝÄÑ èñòî÷íèêà òîêà; âûäåëåííàÿ òî÷êà
õ(x) — ôóíäàìåíòàëüíîå ðåøåíèå äèôôåðåíöèàëüíîãî îïåðàòîðà
Fä — ÷àñòîòà äèñêðåòèçàöèè ñèãíàëà
Fäï — äîïëåðîâñêèé ñäâèã ÷àñòîòû íåñóùåé ðàäèîñèãíàëà
ö[ f (x)] — èíòåãðàëüíîå ïðåîáðàçîâàíèå Ôóðüå ôóíêöèè f (x)
H(t − t ′) — ôóíêöèÿ Õåâèñàéäà (åäèíè÷íûé ñêà÷îê â
òî÷êå t = t′)
Hn(1)(z), Hn(2)(z) — ïåðâàÿ è âòîðàÿ ôóíêöèè Ãàíêåëÿ (ôóíêöèè Õàíêåëÿ, Áåññåëÿ III ðîäà) ïîðÿäêà n
In(z), Kn(z) — ìîäèôèöèðîâàííûå ôóíêöèè Áåññåëÿ ñîîòâåòñòâåííî I è II ðîäà ïîðÿäêà n
Jn(z) — ôóíêöèÿ Áåññåëÿ I ðîäà ïîðÿäêà n
K& (ω) — êîìïëåêñíûé êîýôôèöèåíò ïåðåäà÷è ñòàöèîíàðíîé ëèíåéíîé öåïè
P&ä — äèïîëüíûé ìîìåíò ýëåìåíòàðíîãî ýëåêòðè÷åñêîãî äèïîëÿ
P (A) — âåðîÿòíîñòü ñëó÷àéíîãî ñîáûòèÿ A
Pi — âåðîÿòíîñòü i-ãî ñîáûòèÿ
P (A|B) — âåðîÿòíîñòü (óñëîâíàÿ) ñîáûòèÿ A ïðè óñëîâèè ðåàëèçàöèè ñîáûòèÿ B
4
Pn(z) — ïîëèíîìû Ëåæàíäðà I ðîäà n-é ñòåïåíè:
P0(z) = 1; P1(z) = z è ò. ä.
Pnm ( z ) — ïðèñîåäèíåííûå ïîëèíîìû Ëåæàíäðà I ðîäà
ñòåïåíè n ïîðÿäêà m:
P11( z ) = 1 − z 2 ; P21( z ) = 3z 1 − z 2 ;
P22 ( z ) = 3 (1 − z 2 ) è ò. ä.
P = {Pj}N1 — ñîâîêóïíîñòü (ìíîæåñòâî) ýëåìåíòîâ P j ,
ðàññìàòðèâàåìûõ êàê îäíî öåëîå (êðàòêàÿ
çàïèñü); ðàçâåðíóòàÿ çàïèñü:
P = {P1, P2, ¾ , Pj, ¾ , PN}
1
2   — ãëàâíîå çíà÷åíèå îáîáùåííîé ôóíêöèè x −1
x
Rαβ — êîððåëÿöèÿ ñëó÷àéíûõ âåëè÷èí α è β: Rαβ = α β ;
Rαβ = α β ∗
Rξ(t, s) — àâòîêîððåëÿöèîííàÿ ôóíêöèÿ ñëó÷àéíîãî
ïðîöåññà ξ(t)
Rζη(t, s) — âçàèìíî êîððåëÿöèîííàÿ ôóíêöèÿ ñëó÷àéíûõ ïðîöåññîâ ζ(t) è η(t)
H Rm(x)
H — m-ìåðíîå ÷èñëîâîå åâêëèäîâî ïðîñòðàíñòâî
R 2 (r ), R 3 (r ) — äâóõ- è òðåõìåðíîå âåêòîðíûå åâêëèäîâû
ïðîñòðàíñòâà
Si(m) — i-ÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ýëåìåíòàðíûõ ñîáûòèé äëèíû m: Si(m) = (εi1, εi2, ¾ , εik, εim)
′
S (t) — êëàññ îáîáùåííûõ ôóíêöèé ìåäëåííîãî
ðîñòà àðãóìåíòà t
{U, P, F} — ñîâîêóïíîñòü ìíîæåñòâ U, P è F, ðàññìàòðèâàåìûõ êàê îäíî öåëîå
Uε — ìíîæåñòâî ýëåìåíòàðíûõ ñîáûòèé: Uε = {εj}N1
U — àìïëèòóäà ãàðìîíè÷åñêîãî êîëåáàíèÿ
Vα — âàðèàöèÿ êîìïëåêñíîé ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû α : Vα = α 2
X = (x1, x2, ¾ , xi, ¾ , xn) — ñòàòèñòè÷åñêàÿ âûáîðêà îáúåìà n, ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èç n ýëåìåíòîâ xi , i = 1, 2, ¾ , n
(a, b] — ìíîæåñòâî äåéñòâèòåëüíûõ ÷èñåë (ïðîìåæóòîê) a < x ≤ b
(a, b) — ïðîìåæóòîê a < x < b
a, b, c — äåéñòâèòåëüíûå âåëè÷èíû
a, b, c — êîìïëåêñíûå âåëè÷èíû:
a = Re a + j Im a ≡ a′ + ja′′
detA, ¦A¦
H — îïðåäåëèòåëü ìàòðèöû A
ei — åäèíè÷íûé âåêòîð åâêëèäîâà ïðîñòðàíñòâà
H
R m (r )
ex = exp (x) — ýêñïîíåíòà (ôóíêöèÿ «e â ñòåïåíè èêñ»)
erf (z), Φ(z) — èíòåãðàë âåðîÿòíîñòè, èíòåãðàë îøèáîê,
ôóíêöèÿ Ëàïëàñà:
2 z
erf (z ) = Φ(z ) =
∫ exp(−x 2 )dx
π0
5
f — ÷àñòîòà ãàðìîíè÷åñêèõ êîëåáàíèé
f (x) — ñêàëÿðíàÿ ôóíêöèÿ äåéñòâèòåëüíîãî àðãóìåíòà x
h(t, s) — èìïóëüñíàÿ õàðàêòåðèñòèêà (íåñòàöèîíàðíîé) ëèíåéíîé öåïè
i, j, k, l, m, n, — öåëûå ÷èñëà èëè öåëî÷èñëåííûå ïåðåìåíK, L, M, N
íûå
i,r j,r k,
r — öåëûå íèæíèå èíäåêñû — îñíîâíûå
i , j , k — åäèíè÷íûå
îðòû ôèçè÷åñêîãî ïðîñòðàíñòâà
r
R 3 (r )
j — ìíèìàÿ åäèíèöà: j = −1
k = ||k1, k2, k3||_ — âîëíîâîé âåêòîð ïëîñêîé ãàðìîíè÷åñêîé
âîëíû
pα(x) — ïëîòíîñòü âåðîÿòíîñòè âåëè÷èíû α êàê ôóíêöèÿ àðãóìåíòà x
r, s — öåëûå íèæíèå èíäåêñû — âñïîìîãàòåëüíûå
rαβ — ñòàòèñòè÷åñêàÿ îöåíêà êîýôôèöèåíòà êîððåëÿöèè ρ αβ ñëó÷àéíûõ âåëè÷èí α è β:
rαβ ≡ ρ αβ
2
sα — ñòàòèñòè÷åñêàÿ îöåíêà äèñïåðñèè Dα ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû α ïî åå âûáîðêå (ýìïèðè÷åµα )
ñêàÿ äèñïåðñèÿ: sα2 ≡ D
~s — îãèáàþùàÿ âûñîêî÷àñòîòíîãî ñèãíàëà
signt — çíàêîâàÿ ôóíêöèÿ àðãóìåíòà t : signt = 1 ïðè
t > 0, signt = 0 ïðè t ≤ 0
sinc (Ωt) — ôóíêöèÿ îòñ÷åòîâ: sinc (Ωt) = sin (Ωt)/(Ωt)
trA — ñëåä ìàòðèöû A: trA = a11 + a22 + ¾ + ann
x, y, z — äåéñòâèòåëüíûå ïåðåìåííûå
x, y, z — âåêòîðíûå ïåðåìåííûå, ìàòðèöû-ñòîëáöû,
÷èñëîâûå âåêòîðû
r r r
r
x , y , z — âåêòîðû ôèçè÷åñêîãî ïðîñòðàíñòâà R 3 (r )
r
èëè åâêëèäîâîé ïëîñêîñòè R 2 (r ) : ñîáñòâåííûå âåêòîðû, èëè âåêòîðû â ñîáñòâåííîì
ñìûñëå ýòîãî ñëîâà
(−∞ < x < ∞) — äåéñòâèòåëüíàÿ ÷èñëîâàÿ îñü êàê ìíîæåñòâî
Γ(z) — ãàììà-ôóíêöèÿ (èíòåãðàë Ýéëåðà II ðîäà):
à = ( 1 2 ) = π , Ã(0) = Ã(1) = 1, Ã(n + 1) = n! è ò. ä.
∆ = ∂2/∂x 2 + ∂2/∂y 2 + ∂2/∂z2 — îïåðàòîð Ëàïëàñà
α, β, θ — äåéñòâèòåëüíûå ñëó÷àéíûå âåëè÷èíû
α& , β&, θ& — êîìïëåêñíûå ñëó÷àéíûå âåëè÷èíû
α, β, θ — âåêòîðíûå ñëó÷àéíûå âåëè÷èíû
α (X ), β (X ) — îøèáêè ïðèíÿòèÿ ðåøåíèÿ ñîîòâåòñòâåííî
I (ëîæíîå ñðàáàòûâàíèå) è II (ïðîïóñê ñèãíàëà) ðîäà êàê ôóíêöèè ïîðîãà X
αý, βý — ýôôåêòèâíûå äëèòåëüíîñòü è øèðèíà ñïåêòðà ñèãíàëà
α& ∗ — êîìïëåêñíî-ñîïðÿæåííàÿ ñëó÷àéíàÿ âåëè÷èíà:
6
α& ∗ = (α′ + j α′′)∗ = α′ − j α′′
γ, ψ, ϕ, ϑ — óãëû ìåæäó âåêòîðàìè
δ(t) — äåëüòà-ôóíêöèÿ Äèðàêà
δij — ñèìâîë Êðîíåêåðà: δij = 1 ïðè i = j; δij = 0 ïðè
i≠j
εj — j-å ýëåìåíòàðíîå ñîáûòèå
ˆ
θ$ — ñòàòèñòè÷åñêàÿ îöåíêà ïàðàìåòðà θ
λ — äëèíà ãàðìîíè÷åñêîé âîëíû; èíòåíñèâíîñòü
ïóàññîíîâñêîãî ïîòîêà; ñïåêòðàëüíàÿ ïåðåìåííàÿ áàçèñíîé ôóíêöèè ϕ(x, λ)
mn ) — öåíòðèðîâàííûé (öåíòðàëüíûé) ìîìåíò ïîµ(αβ
ðÿäêà (m + n) äâóõ ñëó÷àéíûõ âåëè÷èí α è β
νj — ñòàòèñòè÷åñêàÿ ÷àñòîòíîñòü ïîÿâëåíèÿ ñîáûòèÿ Aj â äàííîé âûáîðêå (u1, u2, ¾ , ui, ¾ ,
un)
ξ(t) — äåéñòâèòåëüíàÿ ñëó÷àéíàÿ ôóíêöèÿ ïåðåìåííîé t (ñëó÷àéíûé ïðîöåññ)
ξ& (t ) — êîìïëåêñíàÿ ñëó÷àéíàÿ ôóíêöèÿ ïåðåìåííîé t (êîìïëåêñíûé ñëó÷àéíûé ïðîöåññ)
ξ(x) — äåéñòâèòåëüíàÿ ñëó÷àéíàÿ ôóíêöèÿ âåêòîðíîé ïåðåìåííîé x (ñêàëÿðíîå ñëó÷àéíîå ïîëå)
ξ(t ) — âåêòîðíî-çíà÷íàÿ ñëó÷àéíàÿ ôóíêöèÿ ïåðåìåííîé t (âåêòîðíûé ñëó÷àéíûé ïðîöåññ)
ξ( x ) — âåêòîðíî-çíà÷íàÿ ñëó÷àéíàÿ ôóíêöèÿ âåêòîðíîé ïåðåìåííîé (âåêòîðíîå ñëó÷àéíîå ïîëå)
%ξ(t ) — îòêëîíåíèå ñëó÷àéíîé ôóíêöèè ξ(t) (èëè
ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû α) îò åå ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ: ξ% (t ) = ξ(t ) − ξ(t )
ραβ — êîýôôèöèåíò êîððåëÿöèè ñëó÷àéíûõ âåëè÷èí α è β
σα — ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîå îòêëîíåíèå (ÑÊÎ) îò
ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ α ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû
α: σ α = (α − α )2
ϕ(t), ϕ0 — òåêóùàÿ è íà÷àëüíàÿ ôàçû ãàðìîíè÷åñêîãî
êîëåáàíèÿ
ϕ(t, λ) — áàçèñíàÿ ôóíêöèÿ
ω — êðóãîâàÿ ÷àñòîòà: ω = 2πf
aα + b — óñðåäíåíèå âûðàæåíèÿ (aα + b) ïî àíñàìáëþ ðåàëèçàöèé ñëó÷àéíîé âåëè÷èíû α
—
åñëè
ïðåäåëû èíòåãðèðîâàíèÿ íå óêàçàíû,
p
x
dx
(
)
α
∫
òî èíòåãðèðîâàíèå ïðîèçâîäèòñÿ ïî âñåé îñè
(−∞ < x < ∞)
r
r
r r
∇ = i ∂ ∂x + j ∂ ∂y + k ∂ ∂z — íàáëà-îïåðàòîð Ãàìèëüòîíà
ПРЕДИСЛОВИЕ
Ïðè ðàçðàáîòêå ìåòîäîâ ðàñ÷åòà ïðåäåëüíî äîñòèæèìûõ ýêñïëóàòàöèîííî-òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ðàçëè÷íûõ ðàäèîòåõíè÷åñêèõ ñèñòåì (ÐÒÑ) èñïîëüçóþòñÿ âåðîÿòíîñòíûå ïîäõîäû ê
ïîñòàíîâêå è ðåøåíèþ çàäà÷ àíàëèçà è ñèíòåçà îïòèìàëüíûõ ÐÒÑ.
Ïîòðåáíîñòè ñèñòåìîòåõíè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ îïòèìàëüíûõ
ÐÒÑ ïðèâåëè ê ðàçâèòèþ äâóõ âçàèìîäîïîëíÿþùèõ íàó÷íî-ïðèêëàäíûõ äèñöèïëèí: ñòàòèñòè÷åñêîé ðàäèîòåõíèêè è ñòàòèñòè÷åñêîé ðàäèîôèçèêè. Íà îñíîâå ýòèõ äèñöèïëèí ñòðîèòñÿ êîìïëåêñíàÿ äèñöèïëèíà «Ñòàòèñòè÷åñêàÿ òåîðèÿ ðàäèîòåõíè÷åñêèõ
ñèñòåì».
Ìàòåìàòè÷åñêèé àïïàðàò ñòàòèñòè÷åñêîé òåîðèè ÐÒÑ ÿâëÿåòñÿ
âåñüìà ñëîæíûì. Åãî èçó÷åíèå âûõîäèò çà ðàìêè òðàäèöèîííîé
ìàòåìàòè÷åñêîé ïîäãîòîâêè ðàäèîèíæåíåðîâ. Ïîýòîìó âûïóñêàâøèåñÿ ðàíåå ó÷åáíûå ïîñîáèÿ ïî ñòàòèñòè÷åñêîé ðàäèîòåõíèêå è
ñòàòèñòè÷åñêîé ðàäèîôèçèêå ïðåäíàçíà÷àëèñü â îñíîâíîì äëÿ àñïèðàíòîâ è îïûòíûõ èíæåíåðîâ-ñèñòåìîòåõíèêîâ. Òåì íå ìåíåå
ïðè èçëîæåíèè òàêèõ äèñöèïëèí, êàê «Ðàäèîòåõíè÷åñêèå öåïè è
ñèãíàëû», «Óñòðîéñòâà ïðèåìà è îáðàáîòêè ñèãíàëîâ», «Ðàäèîòåõíè÷åñêèå ñèñòåìû» è íåêîòîðûõ äðóãèõ, ïðåïîäàâàòåëÿì ðàäèîòåõíè÷åñêèõ ñïåöèàëüíîñòåé âóçîâ ïðèõîäèëîñü äàâàòü ñòóäåíòàì ìèíèìàëüíî íåîáõîäèìûå ñâåäåíèÿ ïî ñòàòèñòè÷åñêîé òåîðèè ÐÒÑ. Ýòî ïðèâîäèëî ê íåäîñòàòî÷íî ãëóáîêîìó ïîíèìàíèþ
ñòóäåíòàìè ñóùåñòâà ìåòîäîâ ñòàòèñòè÷åñêîé ðàäèîòåõíèêè è ñòàòèñòè÷åñêîé ðàäèîôèçèêè è îñíîâàííûõ íà íèõ ñïîñîáîâ ïîñòðîåíèÿ îïòèìàëüíûõ ðàäèîòåõíè÷åñêèõ ñèñòåì. Ðàçðàáîò÷èêàì òàêèõ
ðàäèîñèñòåì ïðèõîäèëîñü äîó÷èâàòüñÿ óæå íà ïðîèçâîäñòâå.
 1990-õ ãã. äîñòèæåíèÿ â ñôåðå ñîçäàíèÿ ÐÒÑ âîåííîãî íàçíà÷åíèÿ íàøëè øèðî÷àéøåå ðàñïðîñòðàíåíèå â ñôåðå ðàäèîýëåêòðîííûõ ñèñòåì ìàññîâîãî ãðàæäàíñêîãî ïðèìåíåíèÿ. Ïîíÿòü ñòðóêòóðó è ôóíêöèîíèðîâàíèå òàêèõ ðàäèîñèñòåì áåç çíàíèÿ îñíîâíûõ ïîëîæåíèé ñòàòèñòè÷åñêîé òåîðèè ÐÒÑ íåâîçìîæíî. Ïîýòîìó
â Ãîñóäàðñòâåííîì îáðàçîâàòåëüíîì ñòàíäàðòå 2000 ã. (ÃÎї 2000)
ïðåäóñìîòðåíî èçó÷åíèå ðàçëè÷íûõ ñòàòèñòè÷åñêèõ àñïåêòîâ ïîñòðîåíèÿ è ïðîåêòèðîâàíèÿ ñîâðåìåííûõ ÐÒÑ â ðàìêàõ îòäåëüíîé
ñïåöèàëüíîé äèñöèïëèíû.
Öåëüþ ïðåïîäàâàíèÿ äèñöèïëèíû «Ñòàòèñòè÷åñêàÿ òåîðèÿ ðàäèîòåõíè÷åñêèõ ñèñòåì» ÿâëÿåòñÿ îâëàäåíèå ñòóäåíòàìè ìåòîäàìè
àíàëèçà è ñèíòåçà îïòèìàëüíûõ óñòðîéñòâ îáðàáîòêè èíôîðìàöèè â ñîâðåìåííûõ ÐÒÑ, ôóíêöèîíèðóþùèõ â óñëîâèÿõ, ïðè êî8
òîðûõ íà ðàäèîñèãíàëû âîçäåéñòâóþò ðàçëè÷íûå ñëó÷àéíûå ôàêòîðû êàê â ðàäèîòåõíè÷åñêèõ öåïÿõ è óñòðîéñòâàõ, òàê è íà òðàññàõ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàäèîñèãíàëîâ. Ýòî äàåò âîçìîæíîñòü áóäóùåìó ðàäèîèíæåíåðó ñàìîñòîÿòåëüíî ôîðìóëèðîâàòü è ðåøàòü
êîíêðåòíûå âåðîÿòíîñòíûå çàäà÷è, âîçíèêàþùèå â õîäå ðàçðàáîòêè ïåðñïåêòèâíûõ ÐÒÑ.
Àâòîð íàñòîÿùåãî ó÷åáíîãî ïîñîáèÿ íå ñòðåìèëñÿ ïðèâåñòè êàê
ìîæíî áîëüøå ðåçóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ çà ïîñëåäíèå 60 ëåò â
îáëàñòè ñòàòèñòè÷åñêîé ðàäèîòåõíèêè è ñòàòèñòè÷åñêîé ðàäèîôèçèêè è îïóáëèêîâàííûõ â ìíîãî÷èñëåííûõ ñïåöèàëüíûõ èçäàíèÿõ, à ïîñòàðàëñÿ ïîêàçàòü íà äîñòàòî÷íî ïðîñòûõ ìàòåìàòè÷åñêèõ ìîäåëÿõ, êàêèì îáðàçîì ýòè ðåçóëüòàòû ïîëó÷àþòñÿ è ÷òî
îíè çíà÷àò ñ òî÷êè çðåíèÿ ðàäèîèíæåíåðà.
Ó÷åáíîå ïîñîáèå ïîäðàçäåëÿåòñÿ ïî ñâîåìó ñîäåðæàíèþ íà ÷åòûðå ÷àñòè.
 ïåðâîé ÷àñòè (ãë. 1 è 2) ïðåäñòàâëåíû ìàòåìàòè÷åñêèå îñíîâû
ñòàòèñòè÷åñêîé òåîðèè ÐÒÑ. Íà åäèíîé ìåòîäè÷åñêîé îñíîâå èçëîæåíû ýëåìåíòû òåîðèè âåðîÿòíîñòåé è ìàòåìàòè÷åñêîé ñòàòèñòèêè.
Ýòà ÷àñòü ïðåäíàçíà÷åíà:
äëÿ îáúåäèíåíèÿ âåðîÿòíîñòíî-ñòàòèñòè÷åñêèõ çíàíèé, ïîëó÷åííûõ ñòóäåíòàìè ðàíåå, â åäèíóþ ñïðàâî÷íî-ìåòîäîëîãè÷åñêóþ
ñèñòåìó ïîíÿòèé è ìåòîäîâ;
îñâîåíèÿ ñòóäåíòàìè îáùåé ìåòîäèêè ñòàòèñòè÷åñêîãî àíàëèçà è ñèíòåçà ðàçëè÷íûõ âåðîÿòíîñòíûõ ìîäåëåé;
ââåäåíèÿ åäèíîé ñèñòåìû ìàòåìàòè÷åñêèõ îáîçíà÷åíèé.
Âòîðàÿ ÷àñòü (ãë. 3 è 4) ïîñâÿùåíà ïîñòðîåíèþ ñ åäèíûõ ìåòîäè÷åñêèõ ïîçèöèé îñíîâíûõ âåðîÿòíîñòíûõ ìîäåëåé ñèãíàëîâ è
ïîìåõ, õàðàêòåðíûõ äëÿ ðàäèîòåõíè÷åñêèõ ñèñòåì, â òîì ÷èñëå
âåêòîðíûõ è ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííû́õ, à òàêæå èõ ëèíåéíûì
ïðåîáðàçîâàíèÿì è ñòàòèñòè÷åñêîìó ìîäåëèðîâàíèþ íà ÖÂÌ.
 òðåòüåé ÷àñòè (ãë. 5 — 8) íà áàçå ïîñòðîåííûõ âåðîÿòíîñòíûõ
ìîäåëåé èçëîæåíû ñïîñîáû ðåøåíèÿ îñíîâíûõ çàäà÷ ñòàòèñòè÷åñêîé ðàäèîòåõíèêè: ïîèñê, îáíàðóæåíèå, ðàçëè÷åíèå è ôèëüòðàöèÿ ñèãíàëîâ, ñòàòèñòè÷åñêîå îöåíèâàíèå èõ ïàðàìåòðîâ, ðàçðåøåíèå ïðîñòûõ è ñëîæíûõ ñèãíàëîâ.
×åòâåðòàÿ ÷àñòü (ãë. 9) ñîäåðæèò ñâåäåíèÿ ïî ñòàòèñòè÷åñêîé
ðàäèîôèçèêå, íåîáõîäèìûå äëÿ àíàëèçà è ñèíòåçà îïòèìàëüíûõ
ÐÒÑ: âåðîÿòíîñòíûå ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííû́å ìîäåëè âíåøíèõ
ðàäèîïîìåõ è ìåòîäû ðàñ÷åòà ñòàòèñòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ðàäèîñèãíàëîâ, ïðîøåäøèõ ñòîõàñòè÷åñêèå (ñëó÷àéíî-íåîäíîðîäíûå) òðàññû ðàñïðîñòðàíåíèÿ. Èçëîæåíû òàêæå îñíîâíûå ôèçèêî-ñòàòèñòè÷åñêèå ìåòîäû ðàñ÷åòà ýôôåêòèâíûõ ïëîùàäåé ðàññåÿíèÿ ðàäèîëîêàöèîííûõ öåëåé.
 êà÷åñòâå ïðèëîæåíèÿ ïðåäñòàâëåíû îñíîâíûå ïîíÿòèÿ òåîðèè îáîáùåííûõ ôóíêöèé ìåäëåííîãî ðîñòà.
ВВЕДЕНИЕ
Ðàäèîòåõíè÷åñêàÿ ñèñòåìà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâîêóïíîñòü
òåõíè÷åñêèõ ñðåäñòâ, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ äèñòàíöèîííîãî èçâëå÷åíèÿ (èëè ðàçðóøåíèÿ) ðàäèîôèçè÷åñêîé èíôîðìàöèè, ïðåîáðàçîâàíèÿ ðàçëè÷íûõ âèäîâ èíôîðìàöèè èç îäíîé ôîðìû â
äðóãóþ, ïåðåäà÷è è ïðèåìà èíôîðìàöèè ñ ïîìîùüþ ðàäèîâîëí
ðàçëè÷íûõ äèàïàçîíîâ.
Ñîâðåìåííûå ÐÒÑ ÿâëÿþòñÿ ñëîæíûìè òåõíè÷åñêèìè ñèñòåìàìè, âõîäÿùèìè â êà÷åñòâå ïîäñèñòåì â ðàçëè÷íûå ÷åëîâåêî-ìàøèííûå (ýðãîòåõíè÷åñêèå) èíôîðìàöèîííî-óïðàâëÿþùèå ñèñòåìû.
Ñëîæíîñòü ÐÒÑ îïðåäåëÿåòñÿ íå ÷èñëîì àïïàðàòóðíûõ ýëåìåíòîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ñèñòåìû, à ñïåöèôè÷åñêèìè ïðèçíàêàìè
ñëîæíîñòè ðàçëè÷íûõ ñèñòåì, íàèáîëåå ñóùåñòâåííûìè èç êîòîðûõ äëÿ ÐÒÑ ÿâëÿþòñÿ: íàëè÷èå ñðåäñòâ îáåñïå÷åíèÿ öåëîñòíîñòè
ñèñòåìû, öåëåíàïðàâëåííîñòü ôóíêöèîíèðîâàíèÿ è ñëàáàÿ ïðåäñêàçóåìîñòü (ñòîõàñòè÷íîñòü) ïîâåäåíèÿ ñèñòåìû.
Ïîä ñèñòåìîé ïîíèìàåòñÿ öåëîñòíàÿ ñîâîêóïíîñòü îïðåäåëåííûì îáðàçîì âçàèìîäåéñòâóþùèõ ìåæäó ñîáîé ôóíêöèîíàëüíî
çàêîí÷åííûõ ýëåìåíòîâ.
Ýòè ýëåìåíòû ìîãóò îáúåäèíÿòüñÿ â áîëåå êðóïíûå ñîñòàâíûå
÷àñòè ñèñòåìû, íàçûâàåìûå ïîäñèñòåìàìè.  òî æå âðåìÿ äàííàÿ
ñèñòåìà ìîæåò âõîäèòü êàê ñîñòàâíàÿ ÷àñòü â áîëåå êðóïíóþ ñèñòåìó, íàçûâàåìóþ íàäñèñòåìîé.
Ñèñòåìà îáû÷íî íàõîäèòñÿ ïîä âîçäåéñòâèåì ðàçëè÷íûõ îáúåêòîâ åñòåñòâåííîãî è èñêóññòâåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ, íå âõîäÿùèõ
â ñîñòàâ ñèñòåìû, íî ñóùåñòâåííî âëèÿþùèõ íà ôóíêöèîíèðîâàíèå äàííîé ñèñòåìû. Ìíîæåñòâî ýòèõ îáúåêòîâ ñîñòàâëÿåò îêðóæàþùóþ îáñòàíîâêó (ñèñòåìíóþ ñðåäó).
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ýôôåêòèâíîãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ äàííîé
òåõíè÷åñêîé ñèñòåìû ìîæåò ñîçäàâàòüñÿ ñîâîêóïíîñòü âñïîìîãàòåëüíûõ òåõíè÷åñêèõ ñðåäñòâ, êîòîðûå íåïîñðåäñòâåííî íå âõîäÿò â ñîñòàâ ñèñòåìû, à îáðàçóþò ñîîòâåòñòâóþùóþ èíôðàñòðóêòóðó ñèñòåìû.
Ñîñòîÿíèå òåõíè÷åñêîé ñèñòåìû õàðàêòåðèçóåòñÿ óïîðÿäî÷åííîé ñîâîêóïíîñòüþ çíà÷åíèé åå âíóòðåííèõ è âíåøíèõ ïàðàìåòðîâ, îïðåäåëÿþùèõ ñïîñîá ôóíêöèîíèðîâàíèÿ (ðåæèì ðàáîòû)
ñèñòåìû.
Öåëîñòíîñòü ÐÒÑ õàðàêòåðèçóåòñÿ äîïóñòèìûì âðåìåíåì îáíàðóæåíèÿ íàðóøåíèé â ôóíêöèîíèðîâàíèè ñèñòåìû è äîíåñåíèÿ
10
èíôîðìàöèè î íåèñïðàâíîñòè ñèñòåìû äî åå ïîëüçîâàòåëåé è îïåðàòîðîâ.
Îïåðàòîðû (íåïîñðåäñòâåííî îáåñïå÷èâàþùèå îïåðàòèâíóþ
ðàáîòó ñèñòåìû), ïîëüçîâàòåëè è ðàäèîòåõíè÷åñêàÿ ñèñòåìà â ñîâîêóïíîñòè îáðàçóþò àíòðîïîòåõíè÷åñêóþ (÷åëîâåêî-ìàøèííóþ)
íàäñèñòåìó. Àíòðîïîòåõíè÷åñêèå ñèñòåìû, â ðåçóëüòàòå ôóíêöèîíèðîâàíèÿ êîòîðûõ ïðîèñõîäèò öåëåíàïðàâëåííîå èçìåíåíèå ñîñòîÿíèÿ ìàòåðèàëüíûõ è (èëè) èíôîðìàöèîííûõ îáúåêòîâ (ïðåæäå
âñåãî â ïðîñòðàíñòâå è âðåìåíè), íàçûâàþòñÿ ýðãîòåõíè÷åñêèìè
ñèñòåìàìè (ÝÒÑ). Íàïðèìåð, àâòîìîáèëü ñ âîäèòåëåì çà ðóëåì
îòíîñèòñÿ ê ïîäêëàññó òðàíñïîðòíûõ ÝÒÑ, â êîòîðûõ îïåðàòîðîì
ÿâëÿåòñÿ âîäèòåëü, à ðåçóëüòàòîì ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ñèñòåìû —
ïåðåìåùåíèå ãðóçà èëè ïàññàæèðîâ â ïðîñòðàíñòâå çà îïðåäåëåííîå âðåìÿ. Íàäñèñòåìîé â ýòîì ñëó÷àå ÿâëÿåòñÿ àâòîòðàíñïîðòíîå
ïðåäïðèÿòèå, èíôðàñòóêòóðîé — àâòîäîðîæíàÿ ñèñòåìà.
Ýðãîòåõíè÷åñêèå ñèñòåìû, â êîòîðûõ ïðîèçâîäèòñÿ ïðåîáðàçîâàíèå è èñïîëüçîâàíèå èíôîðìàöèè, îòíîñÿòñÿ ê ïîäêëàññó èíôîðìàöèîííûõ ÝÒÑ.
Äëÿ ýôôåêòèâíîãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ýòèõ ñèñòåì ñóùåñòâåííûì ÿâëÿåòñÿ ÷åëîâå÷åñêèé ôàêòîð, ò. å. ðàáîòà ÷åëîâåêà-îïåðàòîðà. Ïîýòîìó ïðè ðàçðàáîòêå òåõíè÷åñêèõ ïîäñèñòåì ÝÒÑ îáÿçàòåëüíî ó÷èòûâàþòñÿ ïñèõîôèçèîëîãè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè îïåðàòîðîâ è ïîêàçàòåëè âûïîëíåíèÿ èìè ðàçëè÷íûõ ýëåìåíòàðíûõ
îïåðàöèé.
Ýôôåêòèâíàÿ ðàáîòà àâòîìàòèçèðîâàííîé ÝÒÑ îáåñïå÷èâàåòñÿ
ñîîòâåòñòâóþùåé êîìïüþòåðèçîâàííîé èíôîðìàöèîííî-óïðàâëÿþùåé òåõíè÷åñêîé ïîäñèñòåìîé, èìåþùåé èñêóññòâåííûé èíòåëëåêò (ïðîãðàììíî-ìàòåìàòè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå) è ýðãîíîìè÷åñêè ýôôåêòèâíûå ñðåäñòâà âçàèìîäåéñòâèÿ ñ îïåðàòîðàìè ýðãîòåõíè÷åñêîé ñèñòåìû (÷åëîâåêî-ìàøèííûå èíòåðôåéñû).
Òàêèì îáðàçîì, ðàäèîòåõíè÷åñêèå ñèñòåìû ÿâëÿþòñÿ òåõíè÷åñêèìè ïîäñèñòåìàìè èíôîðìàöèîííûõ ýðãîòåõíè÷åñêèõ ñèñòåì.
ÐÒÑ ìîæíî ðàçäåëèòü íà ñëåäóþùèå òèïû:
I. ÐÒÑ îáìåíà èíôîðìàöèåé;
II. Èíôîðìàöèîííî-îáåñïå÷èâàþùèå ÐÒÑ;
III. ÐÒÑ ôîðìèðîâàíèÿ èíôîðìàöèè (ðàäèîèçìåðèòåëüíûå ñèñòåìû);
IV. ÐÒÑ, ðàçðóøàþùèå èíôîðìàöèþ (ñèñòåìû ðàäèîïðîòèâîäåéñòâèÿ è ðàäèîïîäàâëåíèÿ);
V. ÐÒÑ àâòîìàòè÷åñêîãî ðàäèîóïðàâëåíèÿ.
Ïðèìåðàìè ÐÒÑ I òèïà ÿâëÿþòñÿ ñîâðåìåííûå ñîòîâûå ðàäèîòåëåôîííûå ñèñòåìû îáùåãî ïîëüçîâàíèÿ, ÐÒÑ II òèïà — ðàäèîñèñòåìû ãëîáàëüíîé, äàëüíåé è áëèæíåé íàâèãàöèè (ðàäèîíàâèãàöèîííûå ñèñòåìû — ÐÍÑ), à òàêæå ñèñòåìû ðàäèîâåùàíèÿ, ÐÒÑ
III òèïà — ðàäèîëîêàöèîííûå ñèñòåìû (ÐËÑ), ÐÒÑ IV òèïà — àâòîìîáèëüíûå ïîñòàíîâùèêè ðàäèîïîìåõ äëÿ ïðîòèâîäåéñòâèÿ
11
îïðåäåëåíèþ ðàáîòíèêàìè äîðîæíî-ïàòðóëüíîé ñëóæáû ñêîðîñòè äâèæåíèÿ àâòîìîáèëÿ ñ ïîìîùüþ ðàäèîýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ, ÐÒÑ V òèïà — ðàäèîñèñòåìû àâòîìàòè÷åñêîãî íàâåäåíèÿ
ðàêåòû íà çàäàííóþ îïåðàòîðîì öåëü.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ íàèáîëåå ñëîæíûìè è ñîâåðøåííûìè ÐÒÑ
ìàññîâîãî ãðàæäàíñêîãî ïðèìåíåíèÿ ÿâëÿþòñÿ òåððèòîðèàëüíûå
ñîòîâûå ñèñòåìû ñóõîïóòíîé ïîäâèæíîé ðàäèîòåëåôîííîé ñâÿçè
îáùåãî ïîëüçîâàíèÿ ñòàíäàðòà GSM (Global System for Mobile
communication), à â áëèæàéøåé ïåðñïåêòèâå òàêîâîé ñòàíåò âñåìèðíàÿ ñâåðõñèñòåìà ñóõîïóòíîé ïîäâèæíîé ðàäèîòåëåôîííîé
ñâÿçè îáùåãî ïîëüçîâàíèÿ (Future Public Land Mobile Telephone
System — FPLMTS, èëè èíà÷å International Mobile Telecommunication system — IMT 2000). Ñîçäàâàåìàÿ â Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè
Âçàèìîóâÿçàííàÿ ñåòü ñâÿçè Ðîññèè (ÂÑÑÐ) áóäåò ñîïðÿæåíà ñî
ñâåðõñèñòåìîé IMT 2000.
Ñîâðåìåííàÿ ðàäèîñèñòåìà ïåðåäà÷è è ïðèåìà ñîîáùåíèé
(ÐÑÏÏÑ) â îáùåì ñëó÷àå ñîñòîèò èç òðåõ ïîäñèñòåì (ðèñ. Â.1):
ôîðìèðîâàíèÿ è ãåíåðèðîâàíèÿ ñèãíàëîâ (ïåðåäàò÷èêà — ÏÐÄ),
ïðèåìà è îáðàáîòêè ñèãíàëîâ (ïðèåìíèêà — ÏÐÌ), à òàêæå ñèíõðîíèçàöèè, îáåñïå÷åíèÿ öåëîñòíîñòè è óïðàâëåíèÿ ñèñòåìîé.
Ñ ïîìîùüþ àíòåííî-ôèäåðíûõ óñòðîéñòâ (ÀÔÓ ÏÐÄ — ïåðåäàò÷èêà, ÀÔÓ ÏÐÌ — ïðèåìíèêà) ýòè ïîäñèñòåìû äèñòàíöèîííî
âçàèìîäåéñòâóþò ìåæäó ñîáîé ïîñðåäñòâîì èçëó÷åíèÿ è ïðèåìà
ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí, ïðîõîäÿùèõ ðàçëè÷íûå òðàññû ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàäèîñèãíàëîâ.
Âõîäíîé è âûõîäíîé èíòåðôåéñû ïîçâîëÿþò ðàäèîîïåðàòîðàì
êîíòðîëèðîâàòü ôóíêöèîíèðîâàíèå ÐÑÏÏÑ, çàäàâàòü ðåæèìû åå
ðàáîòû è ââîäèòü â ñèñòåìó êîìàíäû îïåðàòèâíîãî âîçäåéñòâèÿ.
Èñòî÷íèê ñîîáùåíèé ÈÑ è ïîëó÷àòåëü èíôîðìàöèè ÏÈ ÿâëÿþòñÿ ýëåìåíòàìè ýðãîòåõíè÷åñêîé íàäñèñòåìû è âçàèìîäåéñòâóþò ñ ÐÑÏÏÑ ïîñðåäñòâîì ñîîòâåòñòâóþùèõ èíòåðôåéñîâ.
Ñèñòåìíóþ ñðåäó îáðàçóþò ðàçëè÷íûå êîíñòðóêöèè, îêðóæàþùèå ÀÔÓ ÏÐÄ è ÀÔÓ ÏÐÌ, ïîäñòèëàþùàÿ ïîâåðõíîñòü òðàññû
ðàñïðîñòðàíåíèÿ, ìåñòíûå ïðåäìåòû è ñîîðóæåíèÿ, íàõîäÿùèåñÿ íåäàëåêî îò òðàññû ðàñïðîñòðàíåíèÿ, ïðèçåìíûé ñëîé àòìîñôåðû (äëÿ ñïóòíèêîâûõ ÐÑÏÏÑ äîáàâëÿþòñÿ èîíîñôåðíûå ñëîè
è òðîïîñôåðà, íàõîäÿùèåñÿ íà êîñìè÷åñêèõ ðàäèîòðàññàõ), èñòî÷íèêè åñòåñòâåííûõ è èñêóññòâåííûõ ðàäèîïîìåõ.
Èíôðàñòðóêòóðà ÐÑÏÏÑ âêëþ÷àåò â ñâîé ñîñòàâ àíòåííî-ìà÷òîâûå ñîîðóæåíèÿ, ðåòðàíñëÿòîðû ðàäèîñèãíàëîâ ÐÒÐ, áàçîâûå
ñòàíöèè, ïîäñèñòåìó ñòàöèîíàðíîé ñâÿçè áàçîâûõ ñòàíöèé èëè
ðåòðàíñëÿòîðîâ (íàïðèìåð, áàçîâûõ ñòàíöèé ñîòîâîé èëè òðàíêèíãîâîé ñèñòåìû ñóõîïóòíîé ïîäâèæíîé ðàäèîñâÿçè ñ öåíòðàìè
êîììóòàöèè, óïðàâëåíèÿ è îáñëóæèâàíèÿ), ïîäñèñòåìó óïðàâëåíèÿ è îáñëóæèâàíèÿ ÐÑÏÏÑ, àïïàðàòóðó è ïîìåùåíèÿ áàçîâûõ
ñòàíöèé è ýòèõ öåíòðîâ è ò. ä.
12
13
Ðèñ. Â.1. Îáîáùåííàÿ ñòðóêòóðà ñîâðåìåííîé ðàäèîñèñòåìû ïåðåäà÷è è ïðèåìà ñîîáùåíèé
Ðèñ. Â.2. Îáîáùåííàÿ ñòðóêòóðà ïîäñèñòåìû ôîðìèðîâàíèÿ è ãåíåðèðîâàíèÿ ñèãíàëîâ ÐÑÏÏÑ
Ñîâðåìåííàÿ ÐÑÏÏÑ ôóíêöèîíèðóåò â îáùåì ñëó÷àå ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ïåðåäàâàåìûå ñîîáùåíèÿ ñèíõðîííî èëè àñèíõðîííî ïîñòóïàþò â ïîäñèñòåìó ôîðìèðîâàíèÿ è ãåíåðèðîâàíèÿ
ñèãíàëîâ (ðèñ. Â.2) ÷åðåç âõîäíîé ïðåîáðàçîâàòåëü  õ Ï, êîòîðûé
ïðåîáðàçóåò ñîîáùåíèÿ èñòî÷íèêà ÈÑ â ýëåêòðè÷åñêèå ñèãíàëû.
Ýòè ñèãíàëû ëèáî ïîñòóïàþò èç Â õ Ï â öèôðîâîì âèäå ëèáî ïðåîáðàçóþòñÿ â öèôðîâóþ ôîðìó ñ ïîìîùüþ àíàëîãî-öèôðîâîãî
ïðåîáðàçîâàòåëÿ ÀÖÏ. Öèôðîâûå ñèãíàëû êîäèðóþòñÿ êîäåðîì ÊÄ
è ïîñòóïàþò íà ìîäóëÿòîð Ì, êîòîðûé ñ ïîìîùüþ çàäàþùåãî
ãåíåðàòîðà Çà ïåðåäàò÷èêà ïðåâðàùàåò ïåðåäàâàåìûé ýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë â âûñîêî÷àñòîòíûå êîëåáàíèÿ, íåñóùèå ïåðåäàâàåìîå ñîîáùåíèå. Ýòè ýëåêòðè÷åñêèå êîëåáàíèÿ óñèëèâàþòñÿ óñèëèòåëåì ìîùíîñòè ïåðåäàò÷èêà ÓÌ ÏÐÄ è ñ ïîìîùüþ åãî àíòåííî-ôèäåðíîãî óñòðîéñòâà ÀÔÓ ÏÐÄ (ñì. ðèñ. Â.1) èçëó÷àþòñÿ â
îêðóæàþùåå îêîëîçåìíîå ïðîñòðàíñòâî â ôîðìå ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí — ðàäèîñèãíàëîâ. Áëîê àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ ïåðåäàò÷èêîì ÁÀÓ ÏÐÄ (ñì. ðèñ. Â.2), ñâÿçàííûé ñ ïîäñèñòåìîé ñèíõðîíèçàöèè, îáåñïå÷åíèÿ öåëîñòíîñòè è óïðàâëåíèÿ ÐÑÏÏÑ, îñóùåñòâëÿåò àâòîìàòè÷åñêîå óïðàâëåíèå ðàáîòîé âñåõ ýëåìåíòîâ ïîäñèñòåìû ôîðìèðîâàíèÿ è ãåíåðèðîâàíèÿ ñèãíàëîâ â çàäàííîì ðåæèìå ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ÐÑÏÏÑ.
Èçëó÷åííûå ðàäèîñèãíàëû ïðîõîäÿò ïî ðàçëè÷íûì òðàññàì ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ âîëí äàííîãî äèàïàçîíà ÷àñòîò
è ïîñòóïàþò íåïîñðåäñòâåííî èëè çà ñ÷åò ïåðåèçëó÷åíèÿ ðàäèîñèãíàëîâ (àêòèâíîãî, ïîëóàêòèâíîãî èëè ïàññèâíîãî) ðåòðàíñëÿòîðîì ÐÒÐ (ñì. ðèñ. Â.1) â ìåñòî ðàñïîëîæåíèÿ ïîäñèñòåìû ïðèåìà è îáðàáîòêè ñèãíàëîâ.
 ïîäñèñòåìå ïðèåìà è îáðàáîòêè ñèãíàëîâ ÷àñòü ïðèõîäÿùåé
ýëåêòðîìàãíèòíîé ýíåðãèè ïîñðåäñòâîì ÀÔÓ ÏÐÌ óëàâëèâàåòñÿ
è ïðåîáðàçóåòñÿ â ïîñòóïàþùèå íà âõîä ïðèåìíèêà ÏÐÌ (ðèñ. Â.3)
âûñîêî÷àñòîòíûå ýëåêòðè÷åñêèå êîëåáàíèÿ, êîòîðûå ñîäåðæàò
14
ïåðåäàâàåìûå îò ÈÑ ñîîáùåíèÿ. Ïðèåìíèê ÏÐÌ îòôèëüòðîâûâàåò
íóæíûå âûñîêî÷àñòîòíûå êîëåáàíèÿ è ïîäàåò èõ íà äåìîäóëÿòîð
ÄÌ, êîòîðûé, èñïîëüçóÿ âûñîêî÷àñòîòíûå êîëåáàíèÿ çàäàþùåãî
ãåíåðàòîðà Çà ïðèåìíèêà, âûäåëÿåò îæèäàåìîå ñîîáùåíèå â ôîðìå, íàïðèìåð, öèôðîâûõ ýëåêòðè÷åñêèõ ñèãíàëîâ. Ýòè ýëåêòðîñèãíàëû ïîñòóïàþò â äåêîäåð ÄÊÄ, óñòðîéñòâî çàäåðæêè ÓÇ è óñòðîéñòâî îáíàðóæåíèÿ ÓÎ.
Åñëè óñòðîéñòâî ÓÎ îáíàðóæèâàåò â ïðèíÿòîì ýëåêòðîñèãíàëå
îæèäàåìûé (ïîëåçíûé) ñèãíàë, òî îíî ïðîïóñêàåò ýëåêòðîñèãíàëû èç äåêîäåðà ÄÊÄ íà öèôðîàíàëîãîâûé ïðåîáðàçîâàòåëü ÖÀÏ,
à èç óñòðîéñòâà çàäåðæêè ÓÇ — íà èçìåðèòåëü ïàðàìåòðîâ ñèãíàëîâ ÈÏÑ. Àíàëîãîâûå ñèãíàëû èç ÖÀÏ è öèôðîâûå ýëåêòðîñèãíàëû èç ÈÏÑ ïîñòóïàþò íà âûõîäíîé ïðåîáðàçîâàòåëü ÂûõÏ, êîòîðûé ôîðìèðóåò ïðèõîäÿùóþ èíôîðìàöèþ è ïðåîáðàçóåò åå ê âèäó,
óäîáíîìó äëÿ âîñïðèÿòèÿ ïîëó÷àòåëåì èíôîðìàöèè ÏÈ. Áëîê àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ ïðèåìíèêîì ÁÀÓ ÏÐÌ âûïîëíÿåò ôóíêöèè, àíàëîãè÷íûå ôóíêöèÿì ÁÀÓ ÏÐÄ (ñì. ðèñ. Â.2).
Ïîäñèñòåìà ñèíõðîíèçàöèè, îáåñïå÷åíèÿ öåëîñòíîñòè è óïðàâëåíèÿ ÐÑÏÏÑ ìîæåò èñïîëüçîâàòü îòäåëüíûé (âûäåëåííûé)
êàíàë ðàäèîñâÿçè, ëèáî îäèí èç ðàáî÷èõ ðàäèîêàíàëîâ ÐÑÏÏÑ,
ëèáî ñèãíàëû äðóãîé ÐÒÑ.
Ïðè òàêîì ïîñòðîåíèè ÐÑÏÏÑ êàæåòñÿ âîçìîæíûì îáåñïå÷åíèå ïîëíîé äåòåðìèíèðîâàííîñòè (îïðåäåëåííîñòè) ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ñèñòåìû. Íàïðèìåð, ïðè ïîñòåïåííîì óäàëåíèè ïðèåìíèêà îò ìåñòà ðàñïîëîæåíèÿ ïåðåäàò÷èêà áëîê ÁÀÓ ÏÐÄ ìîæåò
ñîîòâåòñòâóþùèì îáðàçîì ïîâûøàòü ìîùíîñòü ïåðåäàò÷èêà ÏÐÄ,
Ðèñ. Â.3. Îáîáùåííàÿ ñòðóêòóðà ïîäñèñòåìû ïðèåìà è îáðàáîòêè ñèãíàëîâ ÐÑÏÏÑ
15
Скачать