Моделирование и статистический анализ алгоритмов приема импульсных сигналов на фоне комплекса помех

• Автор: Капустин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АЛГОРИТМЫ ПРИЕМА ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ НА ФОНЕ ПОМЕХ

1.1. Постановка задачи

1.2. Методы обнаружения и различения импульсных сигналов на фоне флуктуационных помех

1.2.1. Обзор методов обнаружения импульсных сигналов на фоне флуктуационных помех

1.2.2. Обзор алгоритмов различения импульсных сигналов на фоне флуктуационных помех.

1.2.2.1 Алгоритмы различения импульсных сигналов с двоичной амплитудной манипуляцией.

1.2.2.2 Обзор алгоритмов демодуляции ШИМсигналов

1.2.2.3. Вероятности искажения цифр, передаваемых кодом Морзе, при идеальном приемнике
1.3. Методы обнаружения и различения импульсных сигналов различной длительности в условиях замираний
1.3.1. Сущность замираний и их классификация.
1.3.2. Статистическое описание сигналов в канале связи с замираниями.
1.3.3. Вероятность ошибок приема сигналов с двоичной амплитудной манипуляцией в условиях замираний
1.3.4. Методы борьбы с замираниями в системах связи
1.4. Выводы
ГЛАВА 2. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ ПРИЕМА ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ НА ФОНЕ БЕЛОГО ШУМА ПРИ НАЛИЧИИ ЗАМИРАНИЙ В КАНАЛЕ СВЯЗИ
2.1. Постановка задачи.
2.2. Различение сигналов с полностью известными параметрами
2.3. Различение сигналов с неточно заданной длительностью
2.4. Различение некогерецтных импульсных сигналов
2.5. Синтез алгоритмов приема импульсных сигналов при наличии замираний в канале связи.
2.5.1. Моделирование замираний в системах связи с импульсными сигналами
2.5.2. Различение импульсных сигналов при наличии замираний
2.5.3. Оценивание квадратурных составляющих принятого сигнала .
2.5.4. Исследование алгоритмов различения импульсных сигналов при наличии замираний в канале связи
2.6. Выводы.
ГЛАВА 3. ПРТАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ПРИЕМА ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ КОДА МОРЗЕ НА ФОНЕ ПОМЕХ
3.1. Постановка задачи
3.2. Обоснование алгоритма дешифрации элементов кода Морзе
3.3. Порядок приема и обнаружения элементов кода Морзе.
3.4. Описание программы распознавания элементов кода Морзе.
3.5. Результаты статистических исследований
3.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Алгоритм быстрого преобразования Фурье.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Синтез цифрового фильтра.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Результаты работы программы приема импульсных сигналов на фоне комплекса помех.
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Акт внедрения результатов диссертации
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В последние годы появился интерес к созданию систем связи с автоматической (наряду с ручной) передачей и приемом сигналов кода Морзе. Это объясняется широким применением такого вида сигналов в различных средствах связи, в основном, КВ диапазона. Таким образом, задачей настоящей главы является представление и описание моделей импульсных сигналов, близких по структуре к сигналам, закодированных кодом Морзе и применяемых при передаче дискретных сообщений по радиоканалам; моделей шумовых помех, имеющих место в КВ каналах связи; обзор алгоритмов обнаружения и различения таких сигналов как на фоне флуктуационных помех, так и при наличии замираний в канале связи; выявление основных вероятностных характеристик обнаружения и различения таких сигналов. Рассмотрим помехоустойчивость бинарных систем связи с амплитудной манипуляцией (АМ), как один из частных случаев сигналов закодированных кодом Морзе, при некогерентном приеме [] при наличии флуктуационных помех. ГС, (1. Критерием качества обнаружения таких сигналов может служить критерий Байеса []. Основой этого подхода к проблемам обнаружения является введение функции потерь, которая приписывает ошибкам определенные штрафы. Тогда обнаружитель, для которого средние потери минимальны, называется оптимальным байесовским обнаружителем. Тогда правило обнаружения таких сигналов может быть записано следующим образом. Вводится отношение правдоподобия Л = тг(? Я0 и -штрафы, назначаемые при принятии решения о передачи сигнала ис_> в то время как был передан сигнал мс+ и при принятии решения о передачи сигнала мс+, в то время как был передан сигнал ис_, соответственно. У2 . Бесселя нулевого порядка. РЛ-)=]НЕ^ЕС„ (1. Тогда вероятность полной ошибки приема сигналов с АМ будет записана следующим образом. Подставляя (1. Р-л» =0. Ц,* Ц. И}с1х. Исследование функции (1. Ь{^^Щ = ек'. Для достаточно больших отношений сигнала к помехе (условий малой вероятности ошибок) справедливым оказывается равенство (полученное из (1. ЕОтт = 0. Непосредственное вычисление вероятности ошибки по формуле (1. При к» (практически при к > 2. Е0 опт « 0. При к»1 вероятность ошибки при приеме посылки будет приближенно определяться вероятностью неравенства х <-0. Ж - интеграл вероятности Гаусса. В настоящее время методы приема импульсных сигналов с двоичной амплитудной манипуляцией (сигналов с пассивной паузой) являются достаточно хорошо изученными. В работах [2, , , ] проанализирована помехоустойчивость когерентного и не когерентного приема импульсных сигналов с постоянным значением длительностей посылки и паузы при наличии шумовых помех. Однако, при приеме импульсных сигналов, закодированных кодом Морзе, возникают проблемы, связанные с переменной длительностью посылок и пауз, а также с изменяющейся скоростью передачи (на каждом сеансе связи — своя скорость). Морзе являются ШИМ-сигналы, поэтому для сравнительного анализа качества разрабатываемых алгоритмов приема сигналов Морзе в первую очередь следует рассматривать алгоритмы демодуляции ШИМ-сигналов. Кроме этого, целесообразно оценить потенциальную помехоустойчивость кода Морзе. Поскольку сигналы Морзе в большинстве случаев представляют собой импульсные сигналы с амплитудной манипуляцией (сигналы с пассивной паузой), имеющие прямоугольную огибающую, то в связи с этим необходимо рассмотреть основные методы приема этих сигналов. В настоящем параграфе вначале рассмотрены алгоритмы приема импульсных сигналов с двоичной амплитудной манипуляцией (сигналов с пассивной паузой), проанализирована помехоустойчивость когерентного и некогерентного приема таких сигналов при наличии шумовых помех. Затем рассмотрены алгоритмы демодуляции ШИМ-сигналов методом фильтрации, получены оценки точности демодуляции. Далее кратко рассмотрена потенциальная помехоустойчивость кода Морзе при передаче цифр. Амплитудное телеграфирование (АТ) является частным видом амплитудной модуляции (АМ). В дальнейшем будем полагать, что канал связи никаких искажений в форму сигнала не вносит. Принимаемый сигнал искажается на входе приемника аддитивным гауссовским шумом.