Метод обеспечения помехоустойчивости информационных коммуникаций при субполосной передаче информации

• Автор: Урсол, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ СУБПОЛОСНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ. АНАЛИЗ МЕТОДОВ КОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ПОМОЩЬЮ КАНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1 Информационно-телекоммуникационные технологии, как средство обеспечения информационных потребностей общества
1.2 Принципы информационных коммуникаций
1.3 Помехоустойчивость различных методов информационных коммуникаций
1.4 Постановка задач исследования
ГЛАВА 2. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ СУБПОЛОСНОЙ ПЕРЕДАЧИ С МИНИМАЛЬНОЙ МЕЖКАНАЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИЕЙ
2.1 Математические основы метода кодирования информации для субполосной передачи с минимальной межканальной интерференцией
2.2 Некоторые свойства базисных функций для кодирования информации
2.3 Сравнительные исследования уровней межканальной интерференции при передаче информации
2.4 Основные результаты и выводы главы
ГЛАВА 3. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ КОММУНИКАЦИЙ ПРИ СУБПОЛОСНОЙ ПЕРЕДАЧЕ С МИНИМАЛЬНОЙ МЕЖКАНАЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИЕЙ
3.1 Оптимальное декодирование передаваемой информации при гауссовских флуктуационных помехах
3.2 Вычислительные эксперименты по сравнительной оценке помехоустойчивости к воздействию флуктуационных помех
3 3 Влияние межканальной интерференции на вероятность ошибок при декодировании

3.4 Основные результаты и выводы главы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ КОДИРОВАНИЯ И ДЕКОДИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ ПРИ СУБПОЛОСНОЙ ПЕРЕДАЧЕ С МИНИМАЛЬНОЙ МЕЖКАНАЛЬНОЙ ИНТЕРФЕРЕНЦИЕЙ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО ИХ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ
4.1 Алгоритмы кодирования/декодирования
4 2 Предложения по технической реализации алгоритмов кодирования/декодирования.

4.2.1 Структурная схема технической реализации устройства кодирования и декодирования
4.2.2 Компьютерная модель алгоритмов кодирования/декодирования
4.3 Основные результаты и выводы главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Информационный обмен является необходимым условием развития социально-экономических процессов, что приводит к интенсивному росту его объемов. Существенное значение приобрел удаленный информационный обмен, который реализуется с помощью технических средств, включая компьютерные технологии (информационных коммуникаций).
Одна из основных проблем передачи информации на расстояние заключается в обеспечении достоверности её восприятия, что вступает в противоречие с требованием достижения высокой скорости информационного обмена.
Иными словами, можно либо минимизировать вероятность ошибок при декодировании информации и при обеспечении необходимой скорости информационного обмена, либо максимизировать скорость при обеспечении заданного уровня вероятности правильного декодирования.
На достоверность приема информации в основном влияют искажения в канале передачи из-за воздействия помех. В свою очередь помехи определяются наличием неустранимых внешних воздействий (флуктуационный шум аппаратуры, промышленные шумы и т.п.) и помех, которые обусловлены способом реализации передачи информации.
В настоящее время с целью повышения эффективности использования каналов передачи широко используется режим разделения частотновременного ресурса информационных коммуникаций, когда каждому участнику информационного обмена в течение некоторого времени предоставляется вполне определенная полоса частот. Такой способ представляется естественным называть субполосной передачей информации. Одним из примеров применения таких информационных коммуникаций служит широко распространенная система GSM.

При субполосной передаче информации в информационных коммуникациях, наряду с внешними помехами, возникают помехи, вызываемые так называемой межканальной интерференцией (межканальные помехи), обусловленной взаимным влиянием носителей информации смежных частотных каналов передачи при высокой скорости информационного обмена.
Таким образом, помехоустойчивость информационных коммуникаций будет определяться способностью правильно декодировать передаваемые символы при воздействиях внешних помех и межканальной интерференции.
Следует отметить, что помехоустойчивость во многом определяется типом применяемых для кодирования информации канальных сигналов. В частности известно, что наибольшую помехоустойчивость по отношению к флуктуационным помехам обеспечивает кодирование на основе двоичной фазовой манипуляции несущего синусоидального колебания с постоянной огибающей (простой BPSK). Однако их применение дает высокий уровень межканальной интерференции.
Стремление повысить скорость передачи на основе фазоманипулированных сигналов с применением многоосновного модуляционного кодирования резко уменьшает устойчивость к воздействиям флуктуационных шумов.
С целью уменьшения межканальной интерференции применяют кодирование на основе специальной (гауссовой) формы сигналов, исключающее разрывы фаз несущих колебаний (GMSK). Однако этот метод приводит к падению помехоустойчивости к воздействию флуктуационных помех по сравнению с простым BPSK.
Таким образом, разработка методов обеспечения минимального уровня межканальной интерференции при субполосной передаче информации с сохранением высокой помехоустойчивости к воздействиям внешних помех является актуальной задачей для обеспечения помехоустойчивости информационных коммуникаций.

следующие два значения: À(t) = А , при v(/) - 1 ; A(t) - —А , при v(t) - 1,
О ~ Полезным и наглядным оказывается графическое представление возможных значений этой огибающей на комплексной плоскости. Для рассматриваемого здесь сигнала комплексная огибающая принимает всего два значения, указанные на рисунке 1.7.
1805 k Мнимая часть 0* . - ,-“У

-А Действительная часть
Рисунок 1.7 Сигнальное созвездие ФМ-2 сигнала
Эти «скачки» фазы на 180° являются основной причиной того, что спектральная плотность мощности ФМ-2 сигнала в радиоканале оказывается существенно отличной от нуля в недопустимо широкой полосе частот. Поэтому в таком виде ФМ-2 сигналы практически не используются. Для уменьшения занимаемой ими полосы частот они подвергаются фильтрации (более подробно это рассматривается ниже на примере Гауссовской частотной манипуляции с минимальным сдвигом).
На рисунке 1.8 представлены временные диаграммы модулирующего сигнала и радиосигнала. Основная особенность радиосигнала здесь состоит в том, что его текущая фаза имеет разрывы в моменты изменения полярности модулирующего сигнала.