Анализ радиотехнических систем обработки интенсивных потоков сигналов

• Автор: Сидоров, Юрий Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 168 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
1. СТРУКТУРА И ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ИНТЕНСИВНЫХ ПОТОКОВ СИГНАЛОВ
1.1. Принципы взаимодействия подсистем и показатели качества радиотехнических систем обработки сигналов
1.2 Функционирование радиотехнических систем в условиях высокой интенсивности потока сигналов
1.3 Структура подсистем регистрации радиотехнических систем
1.4 Выводы
2. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДСИСТЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ ПРИ НАЛИЧИИ ШУМОВ
2.1 Вероятности ошибок регистрации сигналов
2.2 Потенциальные характеристики приема кодированных сигналов при наличии шумов
2.3 Ошибки регистрации сигналов при квазиоптимальной обработке
2.4 Выводы
3. МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ ПОДСИСТЕМ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОЙ НАГРУЗКИ ПРИ НАЛИЧИИ ПОВТОРНЫХ СИГНАЛОВ
3.1 Структура и характеристики входного потока сигналов
3.2 Динамические модели радиосистем в условиях высокой нагрузки..
3.3 Характеристики функционирования и анализ устойчивости радиотехнических систем в условиях высокой нагрузки
3.4 Выводы
4. ИМИТАЦИННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПРИ НАЛИЧИИ ПОВТОРНЫХ СИГНАЛОВ
4.2 Имитационное моделирование одноканальной радиосистемы при наличии повторных сигналов
4.3 Имитационное моделирование многоканальной радиосистемы в условиях высокой нагрузки
4.4 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Современные радиотехнические системы представляют собой сложные многофункциональные комплексы, предназначенные для решения широкого круга задач. В соответствие со своим предназначением, радиосистемы делятся [1,19, 25, 29,30, 38, 54,62 и др.] на измерительные или информационные, управляющие, системы связи (передачи информации) и др. Как правило, сложные радиотехнические системы состоят из совокупности систем первичной и вторичной обработки сигналов [1,29,30, 54 и др.]. Системы первичной обработки сигналов представляют собой совокупность устройств приёма сигналов, выделения их на фоне помех, демодуляции и декодирования. Системы вторичной обработки сигналов включают устройства адресной коммутации, исполнительные комплексы, устройства трансформации сигналов и приведение их к виду удобному для отображения. При проектировании подобных комплексов, исходя из того, что они являются сложными многофункциональными системами, включающими различные составляющие, широко используется системный подход [10,28,29,30 и др.].
Тенденции, связанные с непрерывным усложнением задач, стоящих перед радиотехническими системами, приводят к тому, что их функционирование все чаще связано с обработкой не одиночных сигналов, а их потоков [2,5,6,28,29, 40 и др.] достаточно большой интенсивности, наблюдаемых на фоне помех и шумов. В этих условиях приемлемое для инженерной практики описание систем должно быть комплексным, учитывающим как характеристики радиотехнической системы первичной обработки сигналов, так и характеристики системы вторичной обработки сигналов, а также их взаимовлияние и взаимодействие при функционировании. Это относится в первую очередь к радиолокационным комплексам, системам связи и передачи информации [1,19,54 и др.], широко использующим различные методы управления трафиком и дисциплиной обработки сигналов и, особенно, к системам связи специального назначения. Особый практический интерес представляет исследование областей устойчивой работы сложной радиотехнической системы в условиях высокой интенсивности поступающего потока сигналов в зависимости от ее параметров и способов управления, с целью исключения возможности возникновения катастрофических режимов работы. Наличие в этом случае даже простейших аналитических соотношений может существенно упростить проектирование и

разработку соответствующих систем, обычно осуществляемую на основе результатов имитационного моделирования.
Таким образом, анализ радиотехнических систем в условиях высокой интенсивности потока сигналов с учетом взаимодействия и взаимовлияния систем первичной и вторичной обработки сигналов является актуальной задачей.
В работе при анализе характеристик радиотехнической системы подсистема вторичной обработки сигналов рассматривается как подсистема массового обслуживания (ПМО).
Например, в управляющей радиотехнической системе ПВО, в РЛС управления зенитными орудиями к подсистеме массового обслуживания можно отнести радиолокационный комплекс управления стрельбой, взаимодействующий с пусковыми установками. На его вход поступает поток сигналов, от РЛС обнаружения и измерения координат, они обслуживаются с помощью системы обработки информации и выработки данных для стрельбы и поступают на различные пусковые установки. Аналогичную структуру имеет и подсистема массового обслуживания радиотелефонной системы связи, задача которой состоит в регистрации поступающих служебных сигналов, выделении канала связи, выборе режима передачи сигнала и обслуживании абонентов с помощью многоканального устройства обслуживания. Похожие структуры имеют и подсистемы вторичной обработки сигналов других радиотехнических систем рассматриваемые в диссертации, как ПМО. Такой подход позволяет эффективно использовать для описания радиотехнических систем математический аппарат, основанный на методах теории массового обслуживания.
Исследованию радиотехнических систем приема потока сигналов посвящена достаточно обширная литература [5,6,29,30,40 и др.] в которой рассматриваются вопросы оптимального и квазиоптимального анализа и синтеза приемных устройств, и, частично [5,6, 40 и др.], устройств управления. С другой стороны, радиотехнические системы необходимо рассматривать с учетом функционирования их подсистем массового обслуживания [1,19,41,54 и др.], поскольку часто большая интенсивность воздействующего потока сигналов обусловлена наличием повторных сигналов, не обслуженных при первичном поступлении. При этом существенную роль играет выбор критерия качества, учитывающего взаимодействие и взаи-

Здесь параметры а и /3 выбираются из эмпирических соображений и соответствуют максимальной интенсивности потока вызовов и характерному времени ее спада.
Таким образом, в настоящем разделе проведена математическая формализация и найдено распределение числа неудачных попыток регистрации с учетом ошибок первого и второго рода. Эти результаты являются основой для определения распределения и статистических характеристик числа, поступающих на вход радиосистемы первичных и повторных сигналов, и построения модели их потока (раздел 3.1).
Анализ частных случаев полученных соотношений позволяет записать и исследовать вероятностные распределения и статистические характеристики числа повторных сигналов, возникших в результате ошибок приема и наложения кодограмм во времени.
В разделе получены соотношения для оценки вероятностей ошибок второго рода (из-за наложения кодограмм) в стационарном и чрезвычайном режимах работы радиосистем.
Полученные соотношения позволяют найти вероятность возникновения повторных сигналов и статистические характеристики их числа для весьма широкого класса радиосистем. Эти данные необходимы для описания реалистичной модели потока сигналов в подсистеме массового обслуживания радиосистемы. Приведенные формулы могут использоваться для различных каналов связи и различных видов кодирования сигнала, а также позволяют оценивать вероятности ошибок из-за наложения сигналов служебной информации (блокировки канала).