Системи прийому і обробки сигналів в каналах з частотно - селективними завмираннями

Abstract

UA: Проводиться аналіз стану проблеми прийому радіосигналів в каналах з частотно-селективними завмираннями. Систематизовані публікації за основними напрямками прийому радіосигналів в каналах з частотно-селективними завмираннями, сформульована задача досліджень і визначене місце результатів вирішення задачі прийому радіосигналів, одержаних в даній роботі. Аналіз показує, що відомі в літературі моделі селективних завмирань і модель багато променевого розповсюдження радіохвиль досить повно і ефективно описують лінійний канал зв’язку. Вони є класичними. На основі цих моделей розроблено доволі велику кількість алгоритмів оптимального і квазіоптимального прийому сигналів, які пройшли канал з параметрами що залежать від частоти і з швидкими завмираннями. Для більшості додатків при неперервному каналі алгоритми виявляються досить складними в практичній реалізації. З другого боку запропоновані алгоритми і системи прийому сигналів, які прості в технічній реалізації, основані на корекції каналу або сигналу. Такі системи передбачають використання на прийомній стороні в явній або неявній формі оцінювача поточного стану каналу (імпульсної характеристики або комплексного коефіцієнта передачі каналу) і пристрою, що відновлює втрачену форму системної характеристики (коректор каналу зв’язку) або інформаційний параметр сигналу (коректор сигналу). Критерієм точної настойки коректора сигналу є величина похибки відновлення інформаційного параметра в момент вибірки. Цьому напрямку присвячена досить велика кількість робіт (початок цьому напрямку, що називається нині адаптивною компенсацією, поклали роботи Л.М. Гольденберга і Д.Д. Кловського, 1959р.). До нині створений ряд систем передачі повідомлень на основі лінійних адаптивних компенсаторів як для проводових, так і для радіоканалів. Дослідження завадостійкості таких систем показує, що вона нижча гранично можливої. Це пов’язане з тим, що в каналах, в яких на їх виході діє флуктуаційний шум, особливо при глибоких частотно-селективних завмираннях, відновлення форми передаваних сигналів, що є можливим при ідеальній корекції характеристики каналу, не забезпечує ще мінімізацію кількості помилкових рішень при передаванні дискретних сигналів, або середньоквадратичну похибку відновлення передаваного повідомлення при передачі неперервних сигналів. В останньому випадку задача особливо ускладнюється тим, що передавань повідомлення, як правило, входить нелінійно в сигнал, що передається. В даній роботі пропонується і досліджується інший підхід, коли припускається, що фазочастотна характеристика каналу коректується до лінійної, а потім формується модель сигналу, який приймається і пропонуються методи оптимального прийому з урахуванням цієї моделі. Технічні рішення при такому підході простіше реалізуються при однакових характеристиках завадостійкості. Таким чином, в даній дисертаційній роботі запропонована така постановка задачі. Найперспективнішим і радикальним напрямком в теорії і техніці прийому сигналів, які пройшли канал зв’язку з частотно-селективними завмираннями і адитивними завадами є оптимальний (квазіоптимальний) прийом сигналів з оцінкою поточного стану каналу зв’язку. Задачу доцільно розв’язувати в два етапи. На першому етапі в результаті поточної оцінки фазочастотної характеристики каналу зв’язку здійснюється фазова корекція каналу. В результаті маємо канал зв’язку з лінійною фазочастотною характеристикою і довільною (реальною без амплітудної корекції) амплітудно-частотною характеристикою каналу. На другому етапі здійснюється побудова моделі каналу зв’язку з реальною амплітудно-частотною характеристикою і адитивними завадами. При цьому модель враховує всі параметри каналу, завад, сигналу. Враховуючи, що модель, одержана таким чином, відображає канал зв’язку без “пам’яті”, то можливе використання марківської теорії нелінійної фільтрації при вирішенні задач оптимального (квазіоптимального) прийому сигналів, які пройшли в цілому канал з “пам’яттю”. В дисертаційній роботі показано, що внаслідок двоетапного підходу розв’язання задачі оптимального (квазіоптимального) прийому можливе при будь-яких адитивних завадах і одержані схеми приймачів простіші в технічній реалізації. Розроблений метод прийому сигналів, які пройшли канал зв’язку з частотно-селективними завмираннями (багатопроменевим розповсюдженням радіохвиль) і адитивними завадами; синтезовані нелінійні алгоритми і системи прийому сигналів, що пройшли такий канал при наявності як флуктуаційних, так і квазідетермінованих адитивних завад. Наведені результати розрахунків завадостійкості прийому радіосигналів з частотною, фазовою і амплітудною модуляцією, котрі показують суттєву перевагу розробленого підходу до синтезу систем радіоприйому порівняно з існуючими.

EN: Reception method of signals, passing along a communication channel with frequency - selective fading (multipath propagation of radio waves) and additive interferences is worked out. The Markov model of multi-rays communication channel is created, the non-linear algorithms and systems of a signal reception, passing along such a channel with fluctuation and quasidetermined additive interferences is synthsized. Results of calculations of noise interference of radio signals with frequency, phase and amplitude modulation are given. They demonstrate the essential advantage of the worked out approach to the synthesis of systems of radio reception as compared to the existing ones.