Разработка методов обеспечения работоспособности системы квадратурно-амплитудной модуляции цифрового телевидения

• Автор: Янушковский, Антон Юльевич
• Шифр специальности: 05.11.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Параметры работоспособности в системе цифрового телевидения
1.1 Область работоспособности устройства
1.2 Передающая и приёмная системы KAM
1.3 Выбор параметров системы KAM
1.4 Выводы
2 Модель поля сигналов в задаче анализа вероятности ошибочного приёма
2.1 Принцип построения модели
2.2 Анализ вероятности ошибочного приёма
2.3 Выводы
3 Влияние нестабильности внутренних параметров системы KAM на вероятность ошибки
3.1 Анализ вероятности ошибки при нестабильности пороговых уровней
3.2Анализ вероятности ошибки при неортогональности квадратурных несущих
3.3Статистические характеристики вероятности работоспособности системы KAM
4 Моделирование системы KAM
4.1 Результаты моделирования
Заключение
Список литературы
Приложение

Введение
Актуальность темы диссертации.
Современное направление развития техники цифрового телевидения характеризуется стремлением к максимально эффективному использованию радиочастотного ресурса. С этой целью разрабатываются и внедряются новые методы помехоустойчивого кодирования и новые методы приёма и обработки сигналов. Эти методы обеспечивают возможность повышения количества уровней используемой в цифровом телевидении системы квадратурноамплитудной модуляции (KAM) вплоть до систем KAM с 1024 уровнями.
Как следствие появляется возможность значительного уплотнения полосы частот, выделяемой для передачи программ цифрового телевидения без ужесточения требований к отношению сигнал/шум при заданных требованиях к вероятности ошибок в канале передачи.
Однако повышение количества уровней ведёт к уменьшению расстояния между сигналами и к ужесточению требований к погрешности выполнения операций над сигналами с квадратурно - амплитудной модуляцией.
В классической теории по оптимальному приёму сигналов установлена связь между вероятности ошибки при приёме сигналов и отношением сигнал/шум. При этом в качестве причины, вызывающей появление ошибок, рассматривается наличие в канале передачи аддитивных и мультипликативных помех. Между тем, неизбежная погрешность выполнения операций над сигналами вызывает появление дополнительных ошибок, сверх известных из теории оптимального приёма.
Вопросы анализа дополнительных ошибок и тем более синтеза требований к параметрам устройств, погрешность реализации которых приводит к появлению дополнительных ошибок, в литературе практически не разработаны.

В теории точности вопросы погрешности параметров устройств и их компонентов рассматриваются с позиции работоспособности устройств. Исследование работоспособности системы квадратурно - амплитудной модуляции составляет содержание данной диссертации.
Таким образом, тенденции развития техники цифрового телевидения, обозначенные в рамках целевой правительственной программы, а также существующее состояние вопроса обеспечения работоспособности системы квадратурно - амплитудной модуляции в составе оборудования цифрового телевидения обусловили необходимость и актуальность решения задач, сформулированных в диссертации.
Цель диссертационной работы состоит в разработке методов обеспечения работоспособности системы квадратурно-амплитудной модуляции цифрового телевидения применительно к неисследованным в литературе параметрам неортогональности и пороговых уровней, что позволяет на этапе проектирования обеспечить выполнение требований к системе, как в процессе производства, так и во время эксплуатации.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе необходимо было решить следующие задачи:
1. Исследовать параметры работоспособности системы KAM цифрового телевидения, позволяющие на основе общих принципов построения области работоспособности выделить единый параметр системы KAM и определить совокупность внутренних параметров, функционально связанных с параметром системы.
2. Разработать модель поля сигналов KAM, которая обеспечивает переход от расчёта вероятности ошибки при любых сочетаниях передаваемых сигналов к расчёту вероятности ошибки при передаче одного сигнала и четырёх ближайших к нему.

дестабилизирующих факторов в процессе производства и эксплуатации приёмопередающеё аппаратуры. Они приводят к отклонению параметров аппаратуры от номинальных значений и, как следствие, к отклонению вероятности ошибки от предельного значения, полученного в теории помехоустойчивости [38, 39].
Приведенный выше подробный анализ процессов, происходящих в передающей и приёмной системах KAM, позволяет выявить внутренние параметры системы KAM и являющиеся компонентами вектора g в (1.11).
Обратимся к функциональной схеме, представленной на рис. 1.6 и рассмотрим операции, выполняемые в приёмной системе KAM.
В устройстве, выполняющем операцию «Физический интерфейс и QAM демодуляция», происходит усиление сигнала (1.2), поступающего из распределительной кабельной сети, и выделение двух квадратурных сигналов I и Q.
При этом квадратурный сигнал I образуется в результате умножения сигнала (1.2) на функцию sin 2пй, а квадратурный сигнал Q есть результат умножения сигнала (1.2) на функцию cos(2rcft+(p). Если параметр ф равен нулю, т.е. равен своему номинальному значению ф0=0 и выполняется условие f=fH, то сигналы I и Q являются ортогональными и вероятность ошибки равна номинальному значению, полученному в теории помехоустойчивости [38, 39].
В противном случае вероятность ошибки возрастает по сравнению с предельным значением. Назовём дополнительный угол <р параметром неортогональности.
Вопрос о выделении сигнала частоты несущей из входного сигнала, т.е. сигнала, для которого выполняется условие f=f„ достаточно разработан в литературе [35] и в диссертации не рассматривается. Что касается параметра ф, то его следует отнести к внутренним параметрам системы KAM в качестве компонента вектора g в (1.11). Оценка его влияния на работоспособность системы KAM будет рассмотрена в главе 3.