Алгоритмы и устройства снижения уровня боковых лепестков при сжатии сложных сигналов радиотехнических систем

• Автор: Варламов, Дмитрий Львович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 150 с. : ил.

1 ОБЗОР МЕТОДОВ СНИЖЕНИЯ УБЛ ПРИ ОБРАБОТКЕ
СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ
1.1 Общие сведения
1.2 Методы снижения УБЛ
1.2.1 Аппаратные методы
1.2.2 Сигнальные методы
1.3 Постановка задачи исследований
2 КОМПЕНСАЦИЯ БОКОВЫХ ЛЕПЕСТКОВ СЖАТОГО
СИГНАЛА
2.1 Исходные данные
2.2 Компенсация боковых лепестков при обработке одного
мешающего сигнала
2.2.1 Детерминированный сигнал в
2.2.2 Сигнал в со случайной начальной фазой и амплитудой
2.3 Компенсация боковых лепестков при обработке множества
мешающих сигналов
2.3.1 Компенсация при обработке в одном доплеровском канале
2.3.2 Компенсация при обработке в нескольких доплеровских каналах
2.4 Математическое моделирование корреляционнокомпенсационной обработки
2.4.1 Влияние изменения частоты Доплера входного сигнала
на показатели качества компенсационной обработки
2.4.2 Характеристики обнаружения сигналов
2.5 Выводы
3 СНИЖЕНИЕ УБЛ НА ОСНОВЕ ц-ФИЛЬТРАЦИИ
3.1 Общие сведения
3.2 Алгоритм определения коэффициентов р-фильтра
3.3 Сжатие сигнала с использованием р-фильтра в условиях
отсутствия шума

3.4 Обработка сегментов сложного сигнала
при использовании р-фнльтра
3.5 Обнаружение сложных сигналов при р-фильтрации
3.6 Выводы
4 ПРИМЕНЕНИЕ АТОМАРНЫХ ФУНКЦИЙ ДЛЯ ВЕСОВОЙ ОБРАБОТКИ ЛЧМ СИГНАЛА
4.1 Исследование спектров оконных функций
4.2 Весовая обработка ЛЧМ сигнала
4.2.1 Весовая обработка ЛЧМ сигнала с малой базой
4.2.2 Весовая обработка ЛЧМ сигнала с большой базой
4.3 Влияние разрядности данных на результаты обработки
4.4 Выводы
5 СЖАТИЕ ЛЧМ СИГНАЛА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЦЕЛОЧИСЛЕННОЙ ОБРАБОТКИ
5.1 Общие сведения
5.2 Особенности архитектуры современных ЦСП
5.3 Особенности целочисленной обработки
5.4 Исследование влияния целочисленного представления коэффициентов на показатели качества обработки
5.5 Синтез и анализ целочисленных аппроксимаций функций
5.6 Аппаратная реализация системы с целочисленной
обработкой
5.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А - Копия акта о внедрении результатов диссертационной работы в производственный процесс
ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Копня акта о внедрении результатов диссертационной работы в учебный процесс

Диссертация посвящена решению актуальной научной задачи - снижение уровня боковых лепестков (УБЛ) сжатого сложного сигнала при использовании ряда аппаратных методов обработки (компенсационная обработка, применение фильтров подавления, весовая обработка сигнала с линейной частотной модуляцией), а также анализу результатов их применения.
Актуальность темы.
Применение сложных сигналов позволяет добиться одновременно хорошего разрешения по времени и по частоте, что невозможно при использовании простых сигналов. Нежелательным побочным продуктом сжатия сложных сигналов являются боковые лепестки. При обработке высокий уровень боковых лепестков затрудняет обнаружение и разрешение сигналов.
В системах дистанционного зондирования существуют ситуации, когда на вход устройства обработки поступают частично перекрывающиеся сложные сигналы, отраженные от близко расположенных друг к другу объектов. При сжатии таких сигналов высокие боковые лепестки могут маскировать слабые сигналы или вызвать ложное обнаружение. Вторая из возможных ситуаций - обработка сигналов в ближней зоне, когда на вход устройства поступает не целиком сложный сигнал, а его сегмент. В этом случае осуществляется сжатие сегментов сложного сигнала, что приводит к увеличению УБЛ по сравнению с полным сжатием. Обеспечение низкого значения УБЛ при сжатии сегментов сложных сигналов позволит уменьшить минимальную рабочую дальность системы дистанционного зондирования и сохранить хорошее разрешение сигналов с различными амплитудами.
В асинхронных системах связи и передачи информации на вход приемника одной станции могут поступить перекрывающиеся во времени сигналы различной амплитуды от нескольких станций. При обработке этой смеси высокие боковые лепестки сжатых сильных сигналов способны маскировать

1Д.Я;к
О 1?;к = — — > (2.28)
I; I ЯК
Лк;к Н
1 рК
гДе |Ак,к) = ехр(|£*К|) - модуль комплексного представления отношения правдоподобия при обнаружении сигнала Я.
Статистика обнаружения полезного сигнала:
^=КеЙ) + )-1т(2;), (2.29)
Re(Z>Re(Z;)-Im(Z;) = Im(Z*R)-
-‘sJ

£6r;!< ’(R Re^ * Son Re^ )-£6r*-(R Im^ * Son Im)
k=l k=l
/Д V) R;k • (R Re^ * Son ) H- I) R;k ' (R Im^ ' Son Rej, )
(2.30)
Выражение для определения оценки присутствия/отсутствия полезного сигнала Б:
|08=о,если|г;|<ь;(рЛтвых)
б8=1,если|г;|>ь;(рлтцш),
где jz* [ = ^/[Re(z*)]2 +[lm(z‘)]2 - модуль величины Z*.
На рисунке 2.5 представлена структурная схема устройства сжатия сложного сигнала в квадратурах с компенсацией боковых лепестков (для варианта байесовской постановки задачи). Для удобства на элементах блока 1 принято обозначение Src = SonRc, Sim = Sonim. Состав и назначение блоков:
Блок 1 - комплексный коррелятор. Назначение: корреляция входной последовательности и опорного сигнала Son.
Блок 2 - двухканальная линия задержки. Назначение: задержка сформированных в блоке 1 статистик и ответвление данных к блокам 3,8.
Блок 3 - двухканальная линия компенсации. Назначение: осуществление компенсации, исходя из данных блоков 2 и 7.
Блок 7 - блок формирования компенсационных составляющих (в квадра-

турах). Назначение: на основе оценки мешающего сигнала R, опорного сигнала