Исследование и разработка алгоритмов приема сигналов ППРЧ в каналах с памятью

• Автор: Агеев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 122 с. : ил.

Содержание
Введение
1. ОБЗОР МЕТОДОВ ВСКРЫТИЯ МОДУЛЯЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ РАДИОСИГНАЛОВ С НЕИЗВЕСТНОЙ СТРУКТУРОЙ И МЕТОДОВ РАСПОЗНАВАНИЯ РАДИОИЗЛУЧЕНИЙ ПО ВИДУ МОДУЛЯЦИИ
1.1. Системы радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты

1.2. Определение вида модуляции радиосигналов с неизвестной структурой

1.2.1. Введение, постановка задачи

1.2.2. Модели сигналов и видов модуляции, используемых при передаче дискретных сообщений
1.3. Основные этапы вскрытия и распознавания модуляционных параметров неизвестных радиосигналов

1.4. Методы классификации вида цифровой модуляции

1.4.1. Классификация вида цифровой модуляции по сигнальным созвездиям

1.4.2. Байесовская классификация сигнальных созвездий
1.4.3. Метод классификации на основе расстояния Хеллинжера
1.4.4. Метод матриц пространственных моментов
1.5. Классификация вида цифровой модуляции по сигнальным реализациям
1.5.1. Классификация вида цифровой модуляции использующая
Wavelet - преобразование
1.5.2. Классификация различных типов МЧС модуляции, использующая момент 1-го порядка комплексной огибающей сигнала
1.5.3. Классификация типов модуляции, использующая модель авторегрессии временного ряда
1.5.4. Классификация ЧМ модуляции с «прыгающей частотой», использующая время-частотное представление
1.6. Выводы
2. ПРИЕМ СИГНАЛОВ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ В КАНАЛАХ С ПАМЯТЬЮ
2.1. Постановка задачи ;
2.2. Структура системы радиосвязи для передачи дискретных сообщений. Общая характеристика канала связи
2.3. Математическая модель канала связи
2.4. Оптимальный прием "в целом" в каналах с памятью и совокупной гауссовской аддитивной помехой
2.5. Реализация последовательного алгоритма приема дискретных сообщений в каналах с памятью
2.6. Анализ помехоустойчивости алгоритма «прием в целом с поэлементным принятием решения»
2.7. Прием сигналов ППРЧ как задача слепой идентификации
2.8. Метод максимального правдоподобия для идентификации
векторного канала
2.9. Выводы.'
3. ПРИЕМ СИГНАЛОВ ППРЧ С ФМ-4 В КАНАЛЕ С ПАМЯТЬЮ ПРИ АПРИОРНОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНО СВОЙСТВ КАНАЛА
3.1. Формирование сигналов ФМ-4 на передаче
3.2. Алгоритм демодуляции сигналов ФМ-4 в канале с памятью
3.3. Алгоритм слепого оценивания импульсной характеристики
канала с памятью
3.4. Анализ помехоустойчивости приема сигналов ФМ-4 в канале с памятью
3.5. Выводы
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ НА ЭВМ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ППРЧ В КАНАЛАХ С ПАМЯТЬЮ
4.1. Вычисление скаляра в задаче слепой идентификации по методу максимального правдоподобия
4.2. Моделирование оценок импульсной характеристики канала с памятью на основе метода максимального правдоподобия
4.3. Моделирование процесса демодуляции по алгоритму ПЦППР совместно со слепым оцениванием импульсной характеристики
4.4. Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ) представляет собой один из эффективных методов расширения спектра, при котором сигнал занимает полосу частот значительно более широкую по сравнению с полосой, минимально необходимой для передачи информации. Рабочая частота сигнала перестраивается в широких пределах выделенного для связи частотного диапазона в соответствии с псевдослучайным кодом, известным только на приемной стороне и неизвестным всем, кто пытается перехватить радиопередачу или организовать постановку помех.
Проблемам организации связи при использовании сигналов ППРЧ посвящено большое число работ отечественных и зарубежных авторов, обзор которых приведен в [3]. В России весьма плодотворно по данной тематике работают научные школы Л.Е. Варакина, Г.И. Тузова, В.И. Борисова и др. Отличительной особенностью подавляющего числа отечественных и зарубежных публикаций по данной тематике является использование сигнально-кодовых конструкций, основанных на применении сигналов М-ичной частотной манипуляции совместно с блоковым кодированием. При этом, как правило, рассеяние энергии передаваемого сигнала во времени (память канала) не учитывается из-за невысоких скоростей передачи дискретных сообщений.
Однако, в последнее время на зарубежных трассах с ППРЧ стали широко применяться методы фазовой манипуляции, предполагающие использование когерентных методов обработки, совместно со свёрточным кодированием при высоких скоростях передачи (например, в дскаметровом канале связи в полосе канала тональной частоты скорость составляет от 4800бит/с и выше). Решение задачи обнаружения и обработки таких сигналов представляет особый интерес для целей радиоконтроля.
Неизвестность используемого вида модуляции, скорости передачи (и, следовательно, величины памяти канала) совместно с априорной неопределенностью относительно свойств канала являются главными факторами, определяющими сложность алгоритмов классификации вида модуляции, оценивания характеристик канала и алгоритмов демодуляции принимаемого сигнала.
В данной работе (в предположении, что используемый вид модуляции определен) решается задача приема сигналов ППРЧ при использовании фазовой модуляции ФМ-4 в каналах с памятью и неизвестными параметрами.

|/(f)
1, 0
-1, -
О, в остальных случаях
(1.28)
Пусть принимаемый сигнал системы передачи дискретных сообщений имеет вид:
х(0 = s(f)exp(/ (со0t + е0)) (1.29)
где: s(t) - комплексная огибающая, со0 и 0О- частота и начальная фаза несущей, соответственно.
Сигнал квадратурной амплитудной модуляции (QAM или KAM) можно записать в виде:
W (0 = Ё (л- + J'Bi )-u{t-iT)

АпВі є {im -1-М, m = 1,2
(1.30)
Сигнал фазовой модуляции (ФМ):
sPSK(t) = -JS eJV‘ u(t-iT)
Сигнал частотной модуляции (4M или МЧС или FSK): sFSK{t) = JS-fjej)-u{t-iT)

(1.31)
(1.32)
Подставляя (1.30), (1.28), (1.29) в (1.26) получим преобразование Хаара сигнала KAM модуляции в виде (1.33) для случая, когда длительность вейвлета Хаара меньше длительности импульса [33] (т.е. вычисляем преобразование Хаара внутри периода следования импульсов):
CWT(a,x) = &
Юо 4 J ехрСДсОо + 0О + Ф,))
(1-33)
где: 5, и ф, - амплитуда и фаза г'-го символа.
Модуль преобразования Хаара (1.33) не зависит от фазового сдвига несущей и переменной т и имеет вид