Повышение помехоустойчивости радиотехнических систем на основе инвариантных алгоритмов обработки сигналов

• Автор: Алгазин, Евгений Игоревич
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 260 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
1 ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ БОРЬБЫ С МУЛЬТИПЛИКАТИВНОЙ ПОМЕХОЙ И ДОКАЗАТЕЛЬСТВО ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОСТИ ИНВАРИАНТНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ ЧАСТНОЕ

1.1 Классификация методов

1.2 Обзор существующих инвариантных систем и принципы их построения

1.3 Относительные методы передачи

1.4 Метод борьбы с мультипликативной помехой на основе свойств относительности среды распространения
1.5 Классификация инвариантных алгоритмов борьбы с мультипликативной помехой на основе частного и их структуры.

1.5.1 Инвариантные алгоритмы обработки сигналов линейных ИСПС..

1.5.2 Инвариантные алгоритмы обработки сигналов нелинейных ИСПС39 Выводы к первому разделу
2 РАЗРАБОТКА ИНВАРИАНТНЫХ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ МУЛЬТИПЛИКАТИВНОЙ И АДДИТИВНОЙ ПОМЕХИ
2.1 Особенности вычисления порогов в ИСПС
2.2 Процедура выбора количества инвариантов при построении ИСПС.
2.3 Оценка помехоустойчивости инвариантных алгоритмов обработки сигналов в линейных ИСПС при воздействиимультпликативной и аддитивной помех
2.3.1 Независимые отсчеты аддитивной помехи
2.3.2 Корреляция соседних отсчетов аддитивной помехи
2.3.3 Корреляция всех отсчетов аддитивной помехи
2.3.4 Сравнительный анализ характеристик инвариантах алгоритмов обработки сигналов в линейных ИСПС при неточном определении порогов
2.4 Оценка помехоустойчивости инвариантных алгоритмов обработки сигналов в нелинейных ИСПС при воздействии мультипликативной и
аддитивной помех
2.4.1 Независимые отсчеты аддитивной помехи
2.4.2. Корреляция соседних отсчетов аддитивной помехи
2.4.3 Корреляция всех отсчетов аддитивной помехи
2.4.4 Сравнительный анализ характеристик инвариантных алгоритмов обработки сигналов в нелинейных ИСПС при неточном определении порогов

Выводы ко второму разделу
3 ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ИНВАРИАНТНОЙ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ПРИ ЧАСТОТНОСЕЛЕКТИВНЫХ ЗАМИРАНИЯХ И НАЛИЧИИ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИХ ФАКТОРОВ
3.1 Анализ известных моделей каналов с переменными параметрами
3.1.1 Канал со случайно изменяющейся фазой сигнала
3.1.2 Канал с медленными общими замираниями
3.1.3 Каналы с параметрами, зависящими от частоты и с быстрыми замираниями
3.2 Инвариантный алгоритм обработки сгналов при наличии частотноселективных замираний
3.3 Инвариантный алгоритм обработки сигналов при наличии допплеровского смещения частотного спектра
3.4 Оценка помехоустойчивости ИСПС при наличии фильтров приёмной
части канала связи
Выводы к третьему разделу
4 ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ИНВАРИАНТНЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ
4.1 Построение передающих устройств ИСПС
4.1.1 Передающие устройства ИСПС при обработке сигналов в частотной области
4.1.2 Передающие устройства ИСПС при обработке сигналов во временной области
4.2 Построение приемных устройств ИСПС
4.2.1 Техническая реализация инвариантной системы передачи сигналов на основе синхронного детектора
4.2.2 Техническая реализация инвариантной системы передачи сигналов на основе расширенного синхронного детектора
4.2.3 Техническая реализация инвариантной системы передачи сигналов на основе линейного детектора
4.2.4 Реализация ИСПС на современных сигнальных процессорах
Выводы к четвертому разделу
5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИСПС МЕТОДОМ СТАТИСТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
5.1 Общие вопросы организации эксперимента
5.2 Результаты имитационного моделирования
Выводы к пятому разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В общем случае в радиотехнических системах с цифровыми видами модуляции канал связи является нестационарным. В таком канале связи на передаваемый сигнал воздействует комплекс помех, таких как мультипликативная помеха, частотноселективные замирания, сдвиг частотного спектра, аддитивная помеха. Кроме того, наличие фильтров в тракте приёма радиотехнической системы обуславливает возникновение переходных процессов, которые в свою очередь, снижают помехоустойчивость. Среди радиотехнических систем с цифровыми видами модуляции нами рассмотрены цифровые системы передачи данных. Помимо цифровых систем передачи данных в общепринятом понимании нами анализируются инвариантные системы передачи сигналов (ИСПС), под которыми понимаются системы, основанные на использовании относительных методов модуляции с информационным и обучающим сигналами.
Традиционные способы борьбы с мультипликативной помехой включают в себя: разнесение приёмных устройств в пространстве, использование метода автовыбора, устройств автоматической регулировки усиления (АРУ), адаптивных методов, априорной компенсации помех, систем с обратной связью, систем с шумоподобными сигналами и приём сигналов на различных частотах [10, 12, 25, 38, 77, 163].
Борьба с частотноселективными замираниями осуществляется методом разнесения приёмных устройств в пространстве и использования шумоподобных сигналов [10, 77, 142, 163].
Компенсация сдвига частотного спектра, обусловленного допплеровским эффектом, заключается в использовании фазоразностной модуляции второго порядка, применении устройств фазовой автоподстройки частоты, метода автовыбора, линейной частотной модуляции (ЛЧМ) [9, 10, 11, 14, 33].
Следует отметить, что перечисленные выше методы повышения

При использовании прямоугольной огибающей, выделенной синхронным детектором, распределение помехи после синхронного детектора подчиняется нормальному закону. Это существенно упрощает все аналитические выражения плотности вероятности оценки инварианта, что в свою очередь упрощает процедуру нахождения порога и вероятности попарного перехода.
На рис. 1.7 изображена структурная схема приемной части ИСПС, основанной на выделении прямоугольной огибающей с помощью обычного синхронного детектора [129]. Она состоит из входного устройства ВУ, синхронного детектора СД, фильтра нижних частот ФНЧ, устройства фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ, анализатора сигнала АС, электронного ключа ЭК, таймера системы синхронизации, аналого-цифрового преобразователя АЦП, спецвычислителя СВ.
Принцип работы можно охарактеризовать следующий образом. Принимаемые сигналы с дискретной амплитудной модуляцией проходят входное устройство и синхронный детектора (СД). В СД совместно с ФНЧ производится выделение прямоугольной огибающей принимаемого сигнала. С помощью электронного ключа и АЦП осуществляется взятие отсчетов на длительности прямоугольной огибающей. Как показано в предыдущем разделе, таких отсчетов должно быть М.
Рис. 1.7 Приемная часть ИСПС, основанная на выделении прямоугольной огибающей при помощи обычного синхронного детектора Данные отсчеты поступают в спецвычислитель. Время, отведенное на