Введение к работе
Актуальность проблемы
С внедрением и использованием новых систем проводной , радиорелейной и спутниковой связи возрастают требования к верности передачи информации при заданном отношении сигнал-помеха. В то же время увеличивается число всевозможных источников помех и их интенсивность . В результате задача повышения помехоустойчивости систем связи является актуальной .
Практический интерес представляет увеличение скорости передачи информации за счет повышения эффективности данной системы , т.е. отношения скорости передачи информации к пропускной способности канала . Для реализации пропускной способности канала применяют жесткое ограничение спектра сигнала без межсимвольных искажений (МСМ) в соответствии с первым критерием Найквиста и осуществляют многопознционную модуляцию сигналов .
Искажения комплексной частотной характеристики (КЧХ) радиоканала , вызванные многолучевостью , во временной области приводят к МСИ.а в системах с квадратурными каналами и к межканальным искажениям (МКИ) . Для компенсации этих искажений в приемник вводят адаптивный корректор . По проблемам , связанным с адаптивной коррекцией , известны работы : Киселя В.А., Ланнэ А.А., Тамма Ю.А., Уидроу Б..
Заслуживает внимания рассмотрение вопроса эффективности существующих методов коррекции при минимально-фазовом и немннимально--фазовом характерах замираний в канале связи . Представляет интерес проведение синтеза схемы адаптивного корректора (АК) в условиях малых и глубоких замираний , а также при нестабильности тактовой частоты .
Наряду с искажениями в каналах связи имеют место аддитивные , гауссовскне помехи (АГП). Недостатком предыдущих исследований было использование высоких требований на отношение сигнал - помеха на входе решающего устройства (РУ) приемника при наличии искажений сигнала .
J На практике реальные каналы имеют большую мощность ЛГП , что приводит к простою систем связи . Кроме того , адаптивная коррекция искажений сигнала в условиях АГП приводит к возрастанию уровня последних . Применение согласованного фильтра (СФ) для увеличения отношения сигнал - гауссовская помеха на входе РУ приемника при наличии искажений в основной полосе уже не может дать тех результатов , как при их отсутствии . Нестабильность частоты тактовой синхронизации также приводит к снижению помехоустойчивости СФ .
Таким образом, применение существующих методов адаптивной оптимальной фильтрации для коррекции искажений в условиях АГП с одной стороны является недостаточно эффективным , ас другой стороны -малоисследованным.
Представляет интерес рассмотреть метод оптимального линейного предыскажения и корректирования (ОЛПК). Сущность данного метода заключается в таких линейных операциях над сигналом и помехой , при которых в случае неизменной средней мощности сигнала на входе канала можно увеличить отношение сигнал-гауссовская помеха на входе РУ приемника . В трудах :Бабурова Э.Ф., Бордмана К., Ван Триса Г., Лебедева Д.С.Маригодова В.К.рассмотрены вопросы применения метода ОЛПК. До настоящего времени применение этого метода ограничивалось адаптацией системы передачи информации (СПИ) по отношению к спектральной плотности мощности гауссовских помех, что не всегда является оптимальным , по причине априорно неизвестной КЧХ канала с АГП . Адаптивный фильтр корректора вводился на передаче с целью компенсации МСИ , обусловленной отбеливающим фильтром на приеме .
Из анализа предыдущих исследований можно сделать вывод , что метод адаптивного ОЛПК не применялся для компенсации искажений сигнала, а задача адаптивной коррекции искажений сигнала при наличии АГП в канале является актуальной.
Цель и основные задачи исследования
Целью настоящей работы явилось :
1) решение проблемы адаптивном коррекции искажении сні нала в
условиях АГП путем применения метода адаптивного OJ1IЖ ;
2) создание устройств контроля и оценки качества канала саязи .
Основные задачи исследования включали следующее .
(.Проведение теоретических и экспериментальных исследований
по эффективности метода адаптивной коррекции искажений сигналов при отсутствии и наличии АГП .
2. Оптимизация и определение структурной схемы корректора при наличии искажений и АГП в условиях нестабильности часготы тактовой синхронизации.
-
Исследование и выбор способов осуществления метода адаптивного ОЛПК с целью компенсации искажений в каналах с АГП .
-
Исследование и разработка устройства оценки качества цифрового канала связи в реальном масштабе времени .
5. Разработка метода оценки уровня искажений сигналов в систе
мах связи с квадратурными каналами.
Методы исследования
Решение рассматриваемых задач основывалось на методах математической статистики , теории информации , математического моделирования на персональной ЭВМ.
Научная новизна
При выполнении диссертационной работы впервые получены следующие результаты :
- проведен анализ существующего метода адаптивной коррекции
искажений сигнала в условиях многолучевости при наличии АГП;
- осуществлен синтез структурной схемы корректора в каналах с ,
искажениями ;
- определены допустимые мощности АГП в зависимости от глубины
замираний в канале и структурной схемы корректора ;
предложен новый эффективный метод адаптивной компенсации МСИ и МКИ на приеме в условиях АГП , заключающийся в адаптивном предыскажении сигнала на передаче;
разработан новый метод оценки качества цифрового канала связи, основанный на измерении ошибочных посылок в синхросигнале;
- разработан алгоритм оценки уровня искажений в квадратурных
каналах системы с многоуровневой квадратурной амплитудной моду
ляцией (МКАМ).
Практическая ценность результатов работы
Разработана инженерная методика по настройке и проверке качества работы корректора в условиях МСИ и АГП .
Разработано и внедрено устройство адаптивного корректора МСИ и МКИ.
Предложены пути аппаратурной реализации методов адаптивной коррекции и предыскажения с целью компенсации искажений сигнала .
Основные положения диссертации могут быть использованы при разработке цифровых систем связи .
Результаты работы применены при проведении НИР в НПП "Дальняя
Связь " и СКБРС концерна " Муссон". '
Апробация результатов диссертации
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:
1. Всесоюзной научно - технической конференции " Современные
проблемы радиоэлектроники *', Москва, 1988.
2. Всесоюзной научно- технической конференции "Развитие и внед
рение новой техники радиоприемных устройств и обработки
сигналов",Горький, 1989.
3. Всесоюзной школе - семинаре "Распараллеливание обработки
информации ".Львов,1989.
4. Научно- технической конференции "Опыт разработки и внедрения
цифровых и аналоговых фильтров и корректоров в системах связи",
Севастополь, 1990.
5. Научно-технической конференции "Статистический синтез и анализ информационных систем ".Севастополь, 1991.
6. Научных семинарах "Моделирование в энергетике , автоматике и вычислительной технике"прн Президиуме научного Совега НАН Украины по проблеме "Теоретическая электротехника и электронное моделирование" .Севастополь, 1992-1996 г.
Публикации
По материалам исследований опубликовано 3 статьи ,7 тезисов докладов , 2 положительных решения на выдачу патентов по исследуемой тематике.
Обьем работы
Диссертация состоит из введения , четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Она изложена на 154 страницах .включая: список источников использованной литературы из 160 наименований на 14 страницах ; двух приложений с тремя программами расчетов на ПЭВМ и двумя актами внедрения результатов работы на предприятиях.
Основные положения . выносимые на защиту 1. Метод адаптивной коррекции МСИ и МКИ в каналах с замираниями и АГП, заключающийся в оптимальной обработке сигнала на передаче путем предыскажения и коррекции его на приеме.
-
Структурный синтез комплексных линейных и нелинейных адаптивных корректоров в каналах связи с многолучевостью и АГП.
-
Метод оценки помехоустойчивости цифровых СПИ с МКАМ, основанный на измерении искажений сигналов в квадратурных каналах.
-
Метод оценки качества цифрового канала связи, основанный на измерении ошибочных посылок в синхросигнале.
