Введение к работе
Актуальность темы. Несмотря на бурное развитие спутниковых, радиорелейных и кабельных сетей связи, обеспечивающих передачу большого объема информации, радиолинии декаметрового диапазона волн сохраняют свое значение в общем комплексе средств связи как очень ценное резервное средство, позволяющее осуществлять передачу информации на большие расстояния.
Существующие системы связи декаметрового диапазона обеспечивают магистральную, зоновую и местную радиосвязь, сеть радиовещания, службу стандартных частот, авиационную связь "Земля--воздух", юрскую связь "берег-судно", дипломатические службы, службы агентств новостей, слукбу радиосвязи железнодорожного транспорта, различные наземные подвижные службы и т.д.
Устойчивость и надежность дальней радиосвязи на декаметрових волнах существенно зависит от распространения волн, для которого характерны многолучевость и замирания сигналов, резко снижающие качество связи и ее надежность. Данная диссертация посвящена проблеме повышения надежности и качества приема сигналов в радиолиниях декаметрового диапазона волн.
Основной путь решения этой задачи состоит в использовании разнесенного приема. Последний позволяет не только ослаблять влияние замираний и ыноголучевости, но и компенсировать некоторые виды помех.
Характерной особенностью коротковолнового диапазона является слабая корреляция сигналов, разнесенных по поляризации. Это позволяет использовать для повышения надежности связи поляризационное разнесение самостоятельно, ллбо совместно с другими видами разнесения, например, пространственным.
Важным вопросом в реализации разнесенного приема является выбор метода комбинирования сигналов. В настоящее время известно свыше двух десятков методов додетекгорного и последетектор-ного комбинирования сигналов. Наиболее известными являются методы автовыбора (оптимальный автовыбор, автовыбор по максимуму уровня "сигнал+помеха"), линейное и оптимальное сложение.
Наиболее эффективным, но трудно реализуемым способом комбинирования разнесенных сигналов является оптимальное сложение,
в котором сигналы, принятые с разных ветвей разнесения, фазируются и затем суммируются с весами, пропорциональными отношении сигнал-шум в каждом канале. Из-за чрезмерной сложности реализации данный метод цока еще не получил широкого распространения. Однако бурное развитие цифровой и микропроцессорной техники и технологии изготовления сверхбольших быстродействующих интегральных схем позволяет надеяться на возможность реализации алгоритмов оптимального сложения в цифровом исполнении. В связи с этим актуальной является проблема синтеза оптктапь-нкх или квазиоптимальных алгоритмов цифровой обработки разнесенных" сигналов и исследование их характеристик.
Целью настоящей диссертации является разработка квазиоптдаалъных конструктивных алгоритмов дискретной обработки сигналов, разнесенных по пространству и поляризации, и использование их совместно с другими методами для повышения эффективности систем связи декаметрового диапазона.
Основные задачи исследования.
-
Исследование и разработка способов комбинирования сигналов при одновременном использовании разных видов разнесенного приема.
-
Разработка дискретных марковских моделей, аппроксимирующих реальные процессы для сигналов, разнесенных по пространству и поляризации.
-
Разработка оптимальных и квазиоптимальных дискретных алгоритмов совместной фильтрации дискретно-непрерывных марковских процессов и использование их для синтеза оптимального приемника разнесенных сигналов.
-
Теоретическое и экспериментальное исследование разработанных алгоритмов.
-
Поиск оптимальных методов комбинирования при разнесении
с одновременной компенсацией помех и ослабления влияния замираний.
-
Разработка новых типов антенн, сочетающих высокую эффективность разнесения с просготой и экономичностью конструкции и территориальной экономикой.
-
Сравнение разработанных алгоритмов с другими способами обработки разнесенных сигналов.
Методы научного исследования включают в-себя аппарат теории вероятностей и математической статистики, теории оптимальной нелинейной фильтрации и статистической радиотехники.
Научная новизна работы 'состоит в следующем:
-
В дискретном времени решена задача совместной фильтрации марковских цепей и непрерывнозначних марковских процессов,и разработаны оптимальные и квазиоптимальные алгоритмы совместной фильтрации.
-
Предложен новый подход к решению .задачи нелинейной фильтрации, заключающейся в разделении вектора наблюдений на компоненты с независимыми параметрами и шумами, позволяющий существенно упростить процедуру синтеза и реализацию алгоритма обработки сигналов, разнесенных по пространству и поляризации.
-
Для адаптивной компенсации узкополосных помех при поляризационной обработке сигналов предложен новый метод формирования опорного канала без наличия в нем полезного сигнала, но с наличием помехи, позволяющий путем простой весовой обработки осуществить полное или частичное подавление помехи.
Практическая ценность диссертации.
-
На основе предложенных в диссертации методов синтеза разработан дискретный квазикогерентный 'алгоритм пространственно-поляризационной обработки сигналов с относительной фазовой манипуляцией, позволяющей обеспечить потенциально достижимый выигрыш от разнесения сигналов, равный 17 дБ при одинаковой средней вероятности и 12 дБ при одинаковой надежности связи, по сравнению с одиночным приемом.
-
Исследовано влияние неточности фильтрации квадратурных коэффициентов передачи канала связи и фазы принимаемого сигнала на помехоустойчивость приема.
-
Исследовано влияние скорости замираний на помехоустойчивость приема разнесенных сигналов.
-
Разработан адаптивный алгоритм компенсации узкополоснкх помех при квазикогерентной обработке разнесенных по поляризацій: сигналов, обладающий; еысокой скоростью сходимости и больней степенью подавления помех (пропорциональной мощности помех;:).
-
Исследованы характеристики полуромбической антенны, позволяющей в простейшем варианте осуществить сложение сигналов, разнесенных по поляризации.
-
іде годом статистического моделирования проведены исследования разработанных алгоритмов, подтвердившие их работоспособность и высокую эффективность.
Апробация диссертации. Основные результата диссертационной работы обсуждались и получили одобрение ка Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов в г.Ростове и профессорско-преподавательских конференциях МИС.
Личный вклад автора. Лично автору принадлежат все результаты, сформулированные в подразделах "научная новизна" и "практическая ценность".
II у б л и к а ц и и. По материалам диссертации опубликована одна монография, 5 статей.
Структура и объем диссертации.
