СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

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