Введение к работе
Актуальность теми. Широкополосные системы связи (ШСС) обладают больпол скрытностью, помехозащищенностью, устойчивостью при воздействии мопных помех, позволяют объединять в одной полосе частот узкополосице и шрокополосние сигналы. Иаиболыгее распространение они подучили в командных радиолиниях, спутниковых системах связи и навигации, в помехоустойчивых пакетных радиосетях передачи данных.
Возрастающая вагрукениоеть радиоднапавона приводит к увеличению числа и росту уровня помех. Расширение динамического диапазона широкополосных систем связи остается одним из ваяшх поправлений з развитии техники передачи информации по раэтокагалам. Реализация высокоЯ потенциальной помехоустойчивости ШСС возможна при использовании слояш алгоритмов прпзка, что обуславливает необходимость использования игровой обработки сигналов (ЦОС). Однако внедрение НОС- в ЕПрокополосіше систеш связи сдергивается рядом перепоїти проблей Б частности, воличнча динамичесісого диапазона такт: "скстеи ограничена уровнен помех, вносшш блоком дискретизации и квантования (БДК).
Внедрение цифровой техники в аппаратуру связи позволяет использовать для разпирення динамического дна* тзона методы ЦОС. Разработке таких методов посвяцека настоящая диссертационная работа, что и определяет ее актуальность.
Целью работы является исследование, разработка, моде-лирование и экспериментальная проверга методов цифровой коррекции нелинейности амплитудной характеристики приемных устройств сирокополосши систем связи с использованием тестового синусоїдального сигнала.
Для достигання этой цели были поставлены следующие задачи:
1. Провести, анализ работы блока дискрьтнг.ации и кван-тования, определить вид помех, имеюдил максимальную модность, провести сравнительной анализ различных методов уве-
личения динамического диапазона,
-
Выполнить разработку и анализ алгоритмов цифровой коррекции: сопоставить различные методы выделения помех нелинейности и вибрать предпочтительный, разработать методы расчета корректирующих нелинейных элементов (1ШЭ), определить области их наиболее эффективного применения, разработать методи екнйзния чувствительности к погрешностям тестового сигнала.
-
Провести моделирование WC с цифровой коррекцией: разработать програм/ниа комплекс для моделирования, исследовать зависимость качества коррекции от степени подавления суков квантования и исходной нелинейности тракта.
-
Осуществить натурный эксперимент для проверки результатов, полученных аналигнчзеш и ка магемзтической модели.
Методы исследования. При выполнении работы были использованы методы теории вероятности и случайных процессов, ди<$4еренциального и интегрального исчисления,линейной алгебры, интегральных преобразований,теории передачи информации, математического цодеднровашга и цифровой обработки сигналов. Основные теоретические положения проверены путем моделирования и натурного макетирования.
. Научная новизна работы состоит в следующем:
выделены основные типы покзх,возникающих при преобразовании аналогового сигнала в цифровую форму: иум квантования, помехи нелинейности, шуи нестабильной дискретизации, помехи дифференциальной и динамической нелинейности. Получены выражения для оценки их иосности;
предлохйна модель нелинейного аналого-цифрового тракта в виде последовательного соединения безынерционного нелинейного элемента .и линейного квантователя,позволившая определить основные свойства помех нелинейности;
рассмотрены методы выделения помех нелинейности ив цифрового тестового сигнала,особенности и условия подавления шума квантования в тестовом сигнале;
разработаны четыре метода расчета корректирующих нелинейных элементов,определены условия их наиболее эф&ектив-
ного применения;
разработан ряд алгоритмов,уменьшающих чувствительность методов расчета корректирующей Функции к изменения начальной фазы и амплитуды тестового сигнала;
исследована зависимость эффективности цифровой коррекции для гаогораарядных квантователей от количества усреднений тестового сигнала и амплитуда вспомогательного сигнала;
определены требования к допустимому уровню гармонических искаакний и к фазовому пуму тестового сигнала. Получена зависимость нелинейности тракта после коррекции от величины нелинейнш искавший тестового сигнала;
предлогана методика измерения динамического диапазона 'широкополосного цифрового радиоприемного устройства при работе в реальной пошхово'й обстановке;
рассмотрен метод формирования тестового сигнала для цифровой ісорреісшіи. позволяющий использовать сигналы с частотами, входящими в полосу пропускания усилителя промежуточной частоти;
разработан модульный программный кошлекс, ориентированный на моделирований устройств с различними алгоритмами цифровой коррекции нелинейности:
на уровне'изобретений разработан ряд устр'Чств тор-реляционной обработки слрекополоеньй сигналов с цифровой коррекцией для увеличения динамического диапазона
Практическая ценность работы и внедрение результатов исследований. Практическая ценность работы заключена в тон, что использование разработанных алгоритмов, методик и получениях результатов позволяет упростить реализацию и сократить время проектнровачия штрокополосньк линий связи с расширенным .динамическим диапазоном,повьсенными технологическими характеристиками.
Результаты исследовании использованы в опытно-коиструкторской работе, выполненной в НТО "Заря". Внедрение отражено в акте внедрения диссертационной работы.
Основные пологания, выносимые на зашиту: -
- результаты исследования помея,возникающих при преоо-
4 разовшіїш аналогового сигнала в цифровр)'форму.. Выделены пять типов помех-, щи квантования.помехи нелинейности.шум нестабильной дискретизации, помехи дифференциальной нелинейности, пошхи динамической нелшейностн. Получеїш вцрахзіш. для расчета и оценки их мощности;
модель . нелинейного квантователя. в виде последовательного соединения безынерционного нелинейного элемента и линейного квантователя, позволившая определить основные свойства помех нелинейности;
методы выделения поизк нелинейности тестового' синусоидального сигнала, результати исследования их характеристик;
алгоритм расчета корректирующих нелинейных здєіїзн-тов по результатам преобразования корректируешь квантователем тестового синусоидального сигнала;
алгоритмы обработки тестового сигнала. р;еныпающ!е чувствительность, процесса Цифровой коррекции к начальной
фазе и амплитуде тестового сигнала;
результаты исследования эффективности алгоритмов цифровой коррекции для шюгораарядніЛ квантователей в Бави-сиыости от количества усреднений тестового сигнала,амплитуды раскачиваицэго щука;
кетод расчета шксишльно допустимого уровня гарыо-нш; тестового сигнала;
методика намерения динамического диапазона линейного тракта ЦРПУ при работе с реальным сигналом;
метод формирования , тестового сигнала для цифровой коррекции.позволяющий использовать сигналы с частотадаї, входящими в. полосу усилители промежуточной частоты; .
модульный программный комплекс,ориентированный на .моделирование приемных устройств с цифровой коррекцией не-
линейности; . ' '..
- структурные схемы устройств корреляционной обработки
широкополосных, сигналов с цифровой коррекцией для увеличе
ния динамического диапазона.
Личное участие. Все. основные ревультаты, изложенные в диссертации, получены автором лично.
ь
Дпробагоія работы. .Основные положення диссертации об-суддались я получили пододіте ль ную оцэнку на следугуїх на-ушіо-техиических конференциях (ІЗТК):
Всесоюзной ЇЇІК "Теория и практика ісонетруирования и обеспечения г.аде^носїи и качества электронной аппаратуры н приборов", г. Шронзя, 1084 г.;
Республиканской НТК "Цирозне ійтоди обработки сигналов d «задачах радиолокации, связи и управления", г.Свердловск, "1984 Г.;
Семнадцатой отраслевой НТК "Пути повышения помехоустойчивости систем и средств связи", г. Взроцел, 1989 Г. ;
Межотраслевой ВТК "Средства связи в гзвнации", г. Горький, 1989 г.;
НТК молодых ученых и специалистов ІШО "Заря", г. Воронеж, 1990 г.;
Третьей НТК "Проблемі, готэды и опыт создания автот-тіганрованшя систем управления связью", г. Поскш, 1990 г.
Публикации. Основные результати настоящей работы опубликованы в 23 печатных работах: 4 авторских свидетельствах на изобретения. 1? статьях, тезисах 2 докладов.
Структура и объем работы. Диссерташоннаї работа состоит из введения,четырех разделов (глав),заключения,приложений и списка литературы из 125 . наименовани? Основной текст изложен на 160 страницах si иллюстрируется 63 рисунками на 46'страницах.
