Помехозащищенность

Классические шумоподобные системы обеспечивают наивысшую помехозащищенность по сравнению с любыми другими классами систем радиосвязи. Тем не менее, попадание помех любого вида в приемный радиотракт не только существенно ухудшает соотношение сигнал/шум и соответственно ухудшает все качественные характеристики системы шумоподобной радиосвязи (в соответствии с теоремой Шеннона-Котельникова), но легко может привести к превышению предельного соотношения сигнал/шум и полному выводу из строя даже шумоподобной системы связи. Наиболее реальный и опасный тип помех, влияющих на работоспособность систем широкополосной связи, – мощные помехи (случайные и преднамеренные) от близкорасположенных мощных узкополосных станций, попавшие в полосу пропускания приемника.

Для борьбы с такого рода помехами в рамках C-UWB-технологии предлагаются новые способы повышения помехозащищенности, обеспечивающие дополнительное ее повышение на несколько порядков (при прочих равных условиях) по отношению к классическим широкополосным шумоподобным системам, в которых помехозащищенность обеспечивается исключительно за счет увеличения базы сигнала.

П редположим, что в среде распространения на сигнал передатчика наложились узкополосная помеха (узкополосный шум) и широкополосный шум. Под узкополосным шумом понимаем сигнал с частотой и шириной спектральной полосы . В приемнике (рис.6) сигнал с антенны поступает на первый фильтр с полосой пропускания [F1, F2], который удаляет внеполосные помехи, что сужает полосу сигнала и улучшает общее соотношение сигнал/шум. После фильтра следует логарифмический усилитель, в котором происходит преобразование напряжения входного сигнала в напряжение, пропорциональное мощности. Передаточная функция такого усилителя выглядит как , где Uy и Ux – нормирующие множители, которые в дальнейших рассуждениях для простоты опустим, т.е. полагаем . Учитывая, что Uвх =, где Uсигн – напряжение полезного сигнала, Uшш – напряжение широкополосного шума и Uуз – напряжение мощной узкополосной помехи, можно записать Но поскольку Uсигн << Uуз, и эти сигналы не коррелированны, то правомерно записать . Спектры этих составляющих занимают полосы [0, Fпсп] и ∆Fуз, соответственно. Подавая такой сигнал на полосовой фильтр с полосой пропускания [∆Fуз, Fпсп], можно избавиться от составляющей log (Uуз). Влияние же Uуз в первом слагаемом в значительной степени устраняется в усилителе-ограничителе (см. рис.5).

В результате на выходе усилителя-ограничителя формируется широкополосный сигнал без узкополосной помехи. Методы корреляционной обработки такого сигнала широко известны и многократно описаны.

Отметим, что выше мы обозначили лишь базовые и запатентованные для C-UWB-технологии решения, обеспечивающие повышение помехоустойчивости. Резюмируя суть наших предложений, отметим, что фантастическая простота и дешевизна запатентованных способов заключается в удалении мощных узкополосных помех (в том числе сканирующих) из широкополосного спектра сигнала посредством обычной фильтрации, причем даже без применения каких-либо сложных адаптивных фильтров, что, казалось бы, невозможно. Определяющим фактором для данного способа подавления узкополосной помехи является частотная полоса спектра изменения мощности помехи, а не частотная полоса, занимаемая помехой в эфире. Это позволяет подавить и относительно широкополосные сканирующие помехи, не зная реального месторасположения помехи в спектре сигнала. Причем мощные узкополосные помехи, у которых модуляция мощности отсутствует вообще, не будут являться помехами для систем радиосвязи, основанных на C-UWB-технологии.

Как показали испытания, проведенные в ряде ведущих российских научных институтов, C-UWB-технология обеспечивает в десятки раз более высокий уровень информационной безопасности как в плане имитоскрытности, так и в плане собственно возможности вскрытия структуры сигнала. Кроме того, она обладает в сотни раз более высокой, чем CDMA, помехозащищенностью в отношении наиболее опасных для широкополосных систем мощнейших узкополосных помех (с собственной шириной помехи до 20% от полосы пропускания приемника, включая сканирующие помехи, причем сканирующие с любой скоростью во всей полосе пропускания).

Описанные методы повышения помехозащищенности применимы для систем на основе широкополосных радиосигналов, передача информации у которых основана на модуляции мощности широкополосного сигнала. Естественно, что имеются и другие положительные последствия удаления мощнейших узкополосных помех (см. теорему Шеннона-Котельникова).