Генерация случайных процессов с использованием стохастических дифференциальных уравнений для моделирования каналов связи типа Земля-спутник-Земля

• Автор: Кауфман, Орэн Олегович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 96 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
ГЛАВА 1. Модели и моделирование каналов связи типа Земля-Спутник-Земля
1.1. Модель Лутца
1.1.1. Вероятностная модель первого порядка
1.1.2. Эмпирические формулы для модели РЛН
1.1.3. Порождающая модель распространения для множественных сред распространения в КС-ЗСЗ
1.2. Модель Вуцетич
1.2.1. Функциональное системное моделирование
1.2.2. Модель канала для городских зон
1.2.3. Модель канала для открытых областей
1.2.4. Модель канала для пригородных и сельских районов
1.2.5. Модель канала для очень больших областей
1.3. Модель Смита и Штузмана (LMSSMOD) и эмпирические модели
Бартса
1.3.1. Числовая модель (LMSSMOD)
1.3.2. Простая модель
1.4. Генерация стохастических процессов
1.4.1. Записи и измерения
1.4.2. Обобщенная Гауссовая модель
1.4.3. Недостатки обобщённой Гауссовой модели
1.4.4. Альтернативный подход
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. Генерация случайных процессов, с использованием СДУ первого порядка
2.1. Одномерное (скалярное) СДУ
2.2. Синтез СДУ с решением, чья функция плотности вероятности определена на всей оси действительных чисел R

2.3. Синтез СДУ с решением, чья функция плотности вероятности определена на части оси действительных чисел
2.3.1. Случайный процесс с распределением Рэлея
2.3.2. Случайный процесс с распределением Накатами
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. Числовое Моделирование СДУ
3.1. Схема дискретизации Озаки
3.2. СДУ, имеющее решение с заданной функцией плотности вероятности
3.2.1. Общий алгоритм
3.2.2. Пример. Бимодальное распределение
3.2.3. Модифицированная схема Озаки
3.2.4. Пример. Распределение Накатами
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. Новый имитатор КС-ЗСЗ и имитатор Потока Ошибок
4.1. Модифицированная схема Лутца
4.2. Примеры
4.3. Моделирование Потока Ошибок в цифровом КС-ЗСЗ
4.3.1. Поток ошибок в системах цифровой связи
4.3.2. Модель потока ошибок
4.3.3. Расширенный имитатор Потока Ошибок
4.3.4. Пример. КС-ЗСЗ использующий Частотную Модуляцию (ЧМ)
4.4. Выводы
Заключение
Приложение А. Распределения
А. 1. Логарифмически нормальное распределение
А.2. Распределение Рэлея
А.З. Распределение Райса
А.4. Распределение Сузуки
А.5. Распределение Накатами (т-распределение)
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
На протяжении последних лет, ряд крупных корпораций готовят к запуску системы спутников, предназначенные для обеспечения непрерывной и глобальной передачи информации, а так же для услуг телефонной связи. Эти системы послужат основой для земных систем сотовой связи и обеспечат их развитие, используя новые частотные диапазоны. Антенны спутника могут проецировать образцы сот на поверхность Земли, таким образом, подражая их земному аналогу. Спутники будут находиться, преимущественно, на низкой околоземной орбите. Преимущества подобной констеляции очевидны:
• умеренные затраты запуска, из-за режима низкой орбиты,
• уменьшение временных задержек (по крайней мере на полсекунды),
• решение проблемы пересечения (эха), которая присуща системам со спутниками на геостационарных орбитах (высота 35000 км),
• менее сложная спутниковая конфигурация,
• низкая мощность излучения.
Кроме того, спутники смогут обеспечить связь в таких регионах, где сотовые системы связи не существуют, и вероятно никогда не будут существовать.
На наземной стороне сегмента, связь будет возможна с персональными телефонными трубками, обеспечивающими данные и полное дуплексное звуковое обслуживание, даже притом, что телефонные трубки - неотъемлемо устройства с низкой эффективностью из-за их слабого антенного усиления и ограниченной выходной мощности.
Чтобы обеспечить непрерывную и вездесущую службу, на низкой орбите, необходимо находиться группе спутников потому что любой одиночный спутник, находящейся на орбите, будет оставаться в поле зрения только на малую часть времени. Поэтому, появление спутников на низких земных орбитах с целью обеспечения и обслуживания связи, не вытесняя, дополнит земные сотовые системы связи и-или существующие проводные инфраструктуры телефонных линий.
В настоящий период, системы радиосвязи находятся на подъёме, и спутниковые система связи, могут стать основой этих почти революционных изменений.

типичных передвижных спутниковых модулей, но также подходит и для использования в цифровых системах и обработке аналоговых лент, но главное, как очень качественный источник информации для имитаторов каналов связи.
1.4.2 Обобщенная Гауссовая модель
Другой распространённый и наиболее приемлемый метод для генерации случайных процессов, требующихся для моделей, определенных выше - это обобщённая Гауссовая модель.
Позвольте нам представить следующую схему распространения в канале связи. Информационный сигнал m(t), проходя через линию задержки, при постепенно изменяющихся эффектах, создавая различную задержку для каждого пути распространения. Это производит модуляцию независимых несущих, сгенерированных различными постепенно изменяющимися блоками, с изменяющейся амплитудой и предопределенными параметрами. Мы можем использовать только единственный, постепенно изменяющийся блок, генерирующий процесс с распределением Рэлея, распределенного в несущей огибающей, или мы можем использовать два блока и, создавать одиночный частотный компонент, доминирующим в амплитуде, для генерации процесса распределённого в соответствии с распределением Райса. Сигнал s(t) в точке приёма:

40 = Y,ri (*) АУ ~ Ti ) cos[® at + 9{t- *ï) + 1 = 1 N
= j]A(t~ri){hxi(<) cosjo о t + 0{t - vt) - w о tt ] + hyi(f) sinj® 01 + в (t - ц) - ta 0 Tt j| i=
(2.19)
где /1(0, OU) являются параметрами переданного сигнала, Вообще, радиоканал может быть описан некоторой статистической моделью, принятой для каждого компонента передаточной функции hxi, hyi в (2.19). Мы можем предположить существование достаточного количества лучей в приёмнике, чтобы удовлетворить условиям, на которых основана центральная теорема. Так как только это имеет место, мы заинтересованы в каждой квадратуре передаточной функции канала со