2.11. Различимость сигналов

В системах передачи сообщений обычно используется ансамбль сигналов

(2.128)

При двоичной передаче этот ансамбль состоит всего из двух сигналов. В многопозиционной системе число сигналов равно основанию кода т, в многоканальной системе — числу каналов. Передаваемые сигналы, очевидно, должны отличаться друг от друга настолько, чтобы их можно было уверенно различить, а следовательно, разделить на приеме.

Геометрически каждому сигналу (2.128) соответствует вектор в n-мерным пространстве. Мы полагаем здесь, что сигналы имеют одинаковую длительность Т и ограничены полосой частот F. Квадрат расстояния между любой парой сигналов (векторов) согласно (2.124) равен:

blank (2.129)

Величина расстояния d полностью характеризует различие между сигналами: чем больше d, тем больше это различие. Раскрывая скобки в (2,129), получаем

blank

Крайние члены определяют энергию сигналов, а средний член — взаимную корреляцию между сигналами. Для сигналов, имеющих одинаковую энергию

blank

blank (2.130)

где blank (2.131)

— коэффициент взаимной корреляции сигналов.

Итак, различие между сигналами полностью определяется коэффициентом взаимной корреляции blank между ними. С увеличением blank различие между сигналами уменьшается и их полное разделение на приеме становится невозможным.

Условием разделения сигналов является выполнение неравенства

blank (2.132)

откуда

blank

или

blank (2.133)

В случае сигналов с равными энергиями blank

blank (2.134)

или

blank (2.135)

Таким образом, для того чтобы можно было разделить сигналы равных энергий, их скалярное произведение (для случайных сигналов — функция взаимной корреляции) должно быть меньше энергии любого из них или коэффициент корреляции при blank меньше единицы.

Из выражения (2.135) непосредственно следует, что ортогональность сигналов является достаточным условием их разделения. В случае

blank

Таким образом, степень различия между сигналами можно характеризовать величиной коэффициента blank или коэффициента различимости

blank (2.137)

В системах двух сигналов максимальная различимость будет иметь место при выполнении условия

blank (2.138)

Сигналы, удовлетворяющие равенству (2.138), называются противоположными. С геометрической точки зрения противоположные сигналы представляются векторами, сдвинутыми друг относительно друга на угол π. Для противоположных сигналов blank, для ортогональных blank, для всех других сигналов blank.

Заметим, что задача разделения сигналов в той или иной форме возникает всегда при передаче сообщений по каналам связи. Эта задача возникает не только при разделении полезных сигналов, но и при выделении полезных сигналов из помех.

To top