Введение к работе
Актуальность темы. Стремительное развитие во всем мире систем персональной подвижной связи, глобальних сетей передачи данных делает проблему эффективного использования радиоспектра чрезвычайно острой. Применение для передачи информации сигналов с однополоспым спектром позволяет в значительной мере уменьшить вту остроту.
Широко известным является способ передачи одной боковой полосы частот (ОВ-ПЧ) амплитудпо-модулироваїшого колебания, недостатком которого является, однако, певысокая потенциальная помехоустойчивость. Дальнейшим развитием систем однополосной связи является использование для передачи информации сигналов с однополосной угловой модуляцией (ОУМ), потенциальная помехоустойчивость которых не ниже, чем у сигналов с угловой модуляцией (УМ) при меньшей в два раза ширине спектра частот, занимаемой таким сигналом. Существенная несимметричность спектра сигналов с ОУМ создала определенные кроблеыы па атом пути. В 60-70-х годах было разработано два метода формирования сигналов с ОУМ, различающихся способами преодоления этих проблем. Впоследствии были вскрыты существенные недостатки, присущие втим методам, что сделало их дальнейшее развитие нецелесообразным.
Волковым А. А. [А. с. 792526 (СССР). Устройство формирования однополосного сигнала с угловой модуляцией/А. А. Волков. — Опубл. в БИ. — 1980. — № 48.] предложен повый способ формирования сигналов с ОУМ, свободный от этих недостатков, а Шахмаеным М. М. разработаны устройства для формирования и приема таких сигналов и для отдельных случаев показана высокая номехоу стойчивость разработанных приемных устройств [Шахмаеп М. М. Однополосная угловая модуляция в радиосвязи. — Казань: Изд-во Казап. ун-та, 1991. — 149 с]. Все это свидетельствует о возможности построения н перспективе па базе нового метода ОУМ систем связи (СС) с увеличенной почти в два раза пропускной способностью (по сравнению с СС на базе УМ) при сохранении высокой верности передачи информации. Однако, для практического использования этого потенциала необходимо рассмотреть ряд вопросов, связанных с потенциальной помехоустойчивостью таких СС, построением оптимальных приемников, анализом помехоустойчивости существующих схем приемников.
Цель и задачи работы. Целью работы является анализ и оценка помехоустойчивости СС с ОУМ. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
оценка потенциальной помехоустойчивости нового вида ОУМ для разпых видов передаваемых сообщений;
синтез структур оптимальных устройств для приема сигналов с ОУМ и оценка их помехоустойчивости;
определение энергетических характеристик сигналов с ОУМ при модуляции случайными процессами;
более глубокий, чем проведенный ранее, анализ помехоустойчивости приемника сигналов с однополосной частотной модуляцией (ОЧМ), разработанного Шахмаевым М. М.;
оценка нелинейных искажений сообщения, возникающих при прохождении колебаний с ОУМ через линейные цепи.
Общая методика нссле,првавхш. Часть поставленных в работе задач решена аналитически. Синтез структур оптимальных приемных устройств для сигналов с ОУМ проводился с использованием аппарата теории нелинейной фильтрации случайных процессов. При определении энергетических характеристик сигналов с ОУМ при модуляции случайными процессами и при анализе помехоустойчивости приемника сигналов с ОЧМ применялись методы теории нелинейных преобразований случайных процессов. Математическое моделирование па ЭВМ использовалось для оценки помехоустойчивости схем синтезированных оптимальных приемников и при анализе помехоустойчивости приемника сигналов с ОЧМ. Качество работы приемника сигналов с ОЧМ при приеме речевого сообщения в шумах проверялось експериментально с использованием разработанной компьютерной модели этого приемника и метода артикуляционных испытаний.
Научная новизна работы определяется следующими основными результами:
-
Оценен обобщенный выигрыш СС с ОУМ в отношении сигнал-шум (ОСШ) для широкого класса передаваемых сообщений.
-
Определены структуры оптимальных (в смысле минимума среднего квадрата ошибки) устройств для приема сигналов с ОУМ и оценена их помехоустойчивость.
-
Определены энергетические характеристики сигналов с ОУМ при модуляции случайными процессами.
-
Проведен анализ помехоустойчивости приемника сигналов с ОЧМ, разработанного Шахмаевым М. М., для случаев приема гармонического сигнала и реального речевого сообщения.
-
Оценены нелинейные искажения сообщения, возникающие при прохождении колебаний с ОУМ через линейные цепи.
Практическая ценность работы состоит в том, что решение основных задач диссертации позволило:
доказать высокую помехоустойчивость ОУМ при передаче различных типов информационных сигналов;
разработать структуры оптимальных приемных устройств для сигналов с ОУМ;
определить ряд энергетических характеристик сигналов с ОУМ, необходимых для построения передающих устройств на их базе;
оценить реальные возможности приемника сигналов с ОЧМ, разработанного Шахмаевым М. М., в смысле его помехоустойчивости и дать рекомендации по ее повышению;
оценить качество передачи реального речевого сообщения в СС, использующей ОЧМ и приемник, разработанный Шахмаевым М. М.;
выявить и оцепить влняпие лилейных искажений сигналов с ОУМ на качество передачи информации и рекомендовать методы снижения атих искажений.
Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались и обсуждались иа межведомственном научно-техническом семинаре «Повышение эффективности радиоэлектронных средств РВиА сухопутных войск» (С.-Петербург., Михайловская артиллерийская академия, 14, 15 апреля 1997 г.), па 9-й межвузовской научно-технической конференции «Военная радиоэлектроника: Опыт использования и проблемы, подготовка специалистов» (Петродворец, Высшее военно-морское училище радиоэлектроники имени А. С. Попова, 19, 20 марта 1998 г.), на научной сессии аспирантов Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения (С.-Петербург, 13—17 апреля 1998 г.).
Реализация результатов работы. Результаты работы нашли применение в учебном процессе СПбГУАП в курсах «Радиотехнические системы передачи информации», «Устройства приема и обработки сигналов» по специальности 2007, а также в курсовом и дипломном проектировании.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 4 печатные работы, в том числе 2 статьи и 2 доклада на конференциях (тезисы).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 104 страницы машинописного текста, 17 рисунков, 2 таблицы, 20 страниц приложений (всего 124 страпицы).
