Методы и устройства унифицированной обработки связных и навигационных сигналов в малогабаритных спутниковых станциях

• Автор: Велес Диас Хуан Карлос
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Разработаны методы обнаружения слабых узкополосных (УПС), широкополосных (ШПС) и навигационных сигналов (НВС) систем ГЛОНАСС и GPS в рамках унифицированной системы первичной обработки сигналов (УСПОС) и дана оценка сопутствующих параметров. Аналитически рассчитаны статистические характеристики обнаружителя УСПОС. Проведена проверка достоверности расчётов с помощью имитационной модели УСПОС. Предложены и описаны алгоритмы обнаружения УПС и поиска-обнаружения ШПС связи и навигации. Сформулирован комплексный критерий обнаружения широкополосного сигнала в процессе поиска по задержке псевдослучайной последовательности. Предложена процедура формирования адаптивного порога. Приведены характеристики обнаружителя УПС и ШПС связи и сигналов навигации при действии шума и внутрисистемных помех.
Разработана унифицированная структура устройств первичной аналого-цифровой обработки узкополосных и широкополосных связных сигналов, а также навигационных сигналов.
Проведен анализ работы корреляционного демодулятора УСПОС. Рассчитаны характеристики подсистем слежения, обеспечивающих функционирование демодулятора УСПОС. На имитационной модели приёмного канала оценены вероятности ошибки на символ и энергетические потери в демодуляторе при приёме всех рассматриваемых в работе сигналов.
Приведено описание разработанного программного комплекса, предназначенного для статистического моделирования процессов в унифицированной системе первичной обработки сигналов.

ГЛАВА 1. УНИФИЦИРОВАННАЯ СТРУКТУРА УСТРОЙСТВ ПЕРВИЧНОЙ
ОБРАБОТКИ СВЯЗНЫХ И НАВИГАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ
1.1. Краткая характеристика сигналов и помех
1.2. Описание унифицированной системы первичной обработки сигналов
1.3. Описание аналого-цифрового квадратурного преобразователя
сигналов
1.4. Особенности структуры устройства обработки узкополосных,
широкополосных и навигационных сигналов
1.5. Выводы по 1 главе
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ОБНАРУЖЕНИЯ СИГНАЛОВ
И РАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК ОБНАРУЖЕНИЯ В
УСЛОВИЯХ АПРИОРНОЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
2.1. Условия работы унифицированной системы обработки на этапе
обнаружения сигналов
2.2. Алгоритмы обнаружения узкополосных и широкополосных сигналов
2.3. Расчёт статистических характеристик обнаружителя
2.3.1. Расчёт статистических характеристик процесса
на выходе квадратора
2.3.2. Расчёт статистических характеристик процесса
после преобразования Фурье
2.3.3. Расчет вероятностных характеристик обнаружения
2.4. Характеристики обнаружения узкополосного сигнала
2.5. Характеристики обнаружения широкополосного сигнала
2.5.1. Процедура поиска широкополосного сигнала по задержке псевдослучайной последовательности
2.5.2. Формирование адаптивного порога
2.5.3. Обнаружение широкополосного сигнала на фоне шума
2.5.4. Обнаружение широкополосного сигнала на фоне шума
и внутрисистемных помех
2.5.5. обнаружение навигационного сигнала на фоне шума и внутрисистемных помех
2.6. Выводы по 2 главе
ГЛАВА 3. РАСЧЁТ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕМОДУЛЯТОРА СИГНАЛОВ
Обобщённая структурная схема тракта демодуляции
3.1. Структура и характеристики подсистем обеспечения функционирования
Демодулятора
3.1.1. Цифровая система цифровой фазовой автоподстройки
3.2.2. Цифровая система тактовой синхронизации
3.2.3. Аналого-цифровая система слежения за задержкой
3.2.4. Цифровая система автоматической регулировки усиления
3.3. Демодуляция узкополосных сигналов. Расчёт ошибок демодуляции
при приёме сигнала на фоне шума
3.4. Демодуляция широкополосных связных и навигационных сигналов
3.4.1. Демодуляция связных широкополосных сигналов на фоне шума
3.4.2. Демодуляция связных широкополосных сигналов на фоне
шума и внутрисистемных помех
3.4.3. Демодуляция навигационных сигналов
3.5. Выводы по 3 главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
УНИФИЦИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ И ЕЁ ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
4.1. Структура модели в режиме обнаружения сигналов

К, (г) = 4К0і (т)К0к (г) + 21^ (г) • (2.18)
Спектральную плотность мощности квадрата комплексной огибающей смеси сигнала и шума определим на основе теоремы Винера-Хинчина как
С^со) = ] К.(т) е'“ аг = 4в0я (со) ® О0н (®) + 20^ (©) ® (ш), (2.19)
—оо
где Сй8{со) - энергетический спектр КО сигнала, Є0[) (ш)- энергетический спектр КО шума.
Сначала рассмотрим случай, когда ЦФНЧ-0 имеет идеальную прямоугольную АЧХ с полосой пропускания большей ширины спектра сигнала, и его влиянием на прохождение сигнала можно пренебречь. КО шума йы(0 имеет равномерный симметричный энергетический спектр
, Ы<<у„
о^)нЛ" ;; (2.20)
[О, |ш|>й»„

<и„=2;г/л, (2.21)
/„ - граничная частота фильтра. Ы* - двухсторонняя спектральная плотность
мощности шума. Значение/п определяется с учётом половины ширины спектра сигнала ^/2 и максимальной расстройки его частоты^тах как
/я=Д7;/2 + /1тах. (2.22)
Уровень шума равен
= 9!ЁА = °и- (2.23)
° 2/„ /„ '
где сг^ - дисперсия квадратурных составляющих шума.
АКФ КО ФМ-2 сигнала равна
К0(т) = и,(? + т)1/, (0 = и]0Кш(т)е^, (2.24)
и є
где Кш(т) - АКФ модулирующей функции [53]