Методы восстановления неравномерно дискретизованных сигналов и их применение в системах радиомониторинга

• Автор: Курахтенков, Леонид Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 113 с. : ил.

Содержание:
Введение

Г лава 1. Анализ подходов к восстановлению неравномерно дискретизованных сигналов
1.1 Частные случаи распределения временных отсчетов
1.1.1 Случайное смещение конечного числа отсчетов
1.1.2 Внесение задержки и сдвиг последующих отсчетов на постоянное время
1.1.3 Периодическое повторение групп неравномерно распределенных моментов
отсчетов
1.2 Анализ методов быстрого преобразования Фурье на неравномерных по времени
и частоте сетках
1.2.1 Вычисление преобразования Фурье в случае неравномерности сетки по
времени или по частоте
1.2.2 Вычисление преобразования Фурье в случае неравномерности сетки как во
временной так и в частотной областях
1.3 Выводы по главе
Глава 2. Разработка алгоритмов восстановления неравномерно дискретизованных сигналов
2.1 Аналитическая постановка задачи
2.2 Интерполяция тригонометрическим многочленом
2.3 Разработка метода восстановления неравномерно дискретизованного сигнала с
помощью прямого решения системы линейных уравнений
2.3.1 Моделирование
2.4 Разработка итерационного метода фильтрации
2.4.1 Оценка среднеквадратического отклонения решения, полученного
итеративным методом фильтрации
2.4.2 Построение итерационного алгоритма аппроксимации
2.4.3 Сходимость разработанного итеративного метода
2.4.4 Оценка количества арифметических действий итеративного метода
2.4.5 Моделирование решения итеративным методом
2.5 Разработка метода аппроксимации функции тригонометрическим многочленом
на основе быстрых вычислений над Тёплицевыми матрицами
2.5.1 Оптимизация алгоритма аппроксимации
2.5.2 Моделирование решения методом вычисления над тёплицевыми матрицами
2.6 Выводы по главе
Глава 3. Применение алгоритмов восстановления неравномерно дискретизованных сигналов для борьбы со сосредоточенными помехами
3.1 Разработка приёмника прямого цифрового преобразования
3.2 Алгоритмы фильтрации широкополосных сигналов
3.3 Выводы по главе
Глава 4. Проведение экспериментальных измерений
4.1 СПО технического анализа сигналов «Спектр-2»
4.2 Восстановление суммы нескольких гармоник
4.3 Восстановление сигнала 8ТАЫАО-4
4.4 Восстановление частотно-модулированного сигнала и оценка ошибок при
передаче
4.5 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников

Введение
Актуальность темы. Основной тенденцией развития современной
радиоприемной аппаратуры является повсеместное использование
широкополосных цифровых радиоприемных устройств. Это обусловлено
значительным развитием элементной базы, внедрением методов цифровой обработки сигналов и активным применением фазированных антенных
решеток (ФАР) в системах радиомониторинга и радиосвязи. При этом
значительно возрастают требования к динамическим характеристикам
радиоприемных устройств, поскольку принимаемый групповой сигнал имеет
значительный пик-фактор, то есть необходимо одновременно принимать
слабые и мощные радиосигналы, присутствующие в широкой полосе приема.
Основная фильтрация принимаемого группового радиосигнала
осуществляется в цифровом модуле обработки радиоприемного устройства.
Поэтому необходимо обеспечить максимальную линейность аналоговой
части радиотракта, включая аналого-цифровой преобразователь (АЦП), до
модулей цифровой фильтрации.
Несмотря на развитие цифровой техники, современные АЦП имеют ограниченное число разрядов при приеме широкополосных сигналов с
полосой несколько десятков мегагерц (например, 16 разрядов при тактовой
частоте до 300 МГц). Однако, такого уровня разрядности в большинстве
случаев (например, при работе в ионосферном канале, или при работе в
системах мобильной радиосвязи не достаточно). Поскольку при наличии в принимаемой полосе мощного сигнала даже от одного источника может
возникнуть перегрузка АЦП, в результате чего полностью искажается весь
групповой сигнал и дальнейшая расфильтровка уже ничем не поможет.
Применение аналоговых узкополосных преселекторов практически
невозможно, поскольку в современных системах радиомониторинга,
особенно при использовании ФАР, необходимо принимать сразу все
радиосигналы в широком диапазоне работы радиосистем.

Исходный сигнал
Восстановленный сигнал (совпадает с исходным) Сигнал после ограничения
Время
Рисунок 4. Сигнал, ограниченный сигнал и восстановленный сигнал
На рисунке 4 по оси абсцисс находятся 2048 временных отсчетов, по оси ординат - значение сигнала, от -9 до 9. В результате ограничения перегрузка возникла на 1886 отсчетах из 2048 отсчетов, соответственно корректно приняты были 162 отсчета. Реальная ширина полосы сигнала оценивается максимальной составляющей частотой, то есть равна 19. Таким образом, решалась переопределенная система с матрицей размера 162x39. Невязка решения составила 6.7е-15, при этом, ошибка, посчитанная только по корректно принятым отсчетам составила 3.7е-17. На рисунке исходный и восстановленный сигналы неразличимы.
При расширении рассматриваемой полосы с 19 до 61 частоты, полученное решение все еще переопределенной системы размера 162x123 дает решение, отличное от исходного сигнала. Такое решение изображено на рисунке 5 (зеленый сигнал).