WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Шушнов Максим Сергеевич

ПРИЁМ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ В

МНОГОЛУЧЕВЫХ КАНАЛАХ С динамическим

регулированием мощности

Специальность 05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новосибирск – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Фалько А.И.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Носов В.И.

кандидат технических наук, доцент Тырыкин С.В.

Ведущая организация:

ФГУП Научно-исследовательский институт электронных приборов, г.Новосибирск

Защита состоится 18 декабря 2009г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 219.005.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» по адресу: 630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86, комн. 625.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «СибГУТИ».

Автореферат разослан «12» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного cовета Д 219.005.01

доктор технических наук, профессор Мамчев Г.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационной работы

Развитие современных систем подвижной радиосвязи, увеличение количества функционирующих радиоэлектронных средств ведут к постоянному усложнению сигнально-помеховой обстановки на входах приемных устройств и обострению проблемы помехоустойчивости. С проблемами помехозащищенности и помехоустойчивости тесно связаны задачи обеспечения электромагнитной совместимости и пропускной способности систем радиосвязи, поиска возможностей повторного использования доступных участков спектра, необходимых для развития инфраструктуры систем радиосвязи.

Рост количества и качества предоставляемых услуг средствами подвижной радиосвязи напрямую зависят от решения задач электромагнитной совместимости от совершенствования алгоритмов приема и обработки полезных сигналов в условиях действия помех различной природы.

Эффективность работы систем подвижной радиосвязи в значительной мере определяется не только мешающими воздействия­ми типа флуктуационного шума, но и взаимными помехами одновремен­но работающих радиосредств, среди которых большую долю составля­ют внутрисистемные помехи. Воздействие внутрисистемных помех приводит к существенному снижению помехоустойчивости приема полезных сиг­налов. Поэтому защита систем подвижной связи от влияния внутрисистемных, действующих в радио­каналах, является важной научно-технической задачей.

Теория потенциальной помехоустойчивости разработана ее основоположником В.А. Котельниковым и получила развитие в работах Р.Л. Стратоновича, Т. Кайлата, В.И. Тихонова, М.С. Ярлыкова, Ю.Г. Сосулина, Д.Д. Кловского, Г. Ван Триса, А.А. Харкевича, В.И Сифорова, Д. Мидлтона, Б.Р. Левина, Л.М. Финка, И.С. Андронова, Н.С. Теплова, В.В. Шахгильдяна, В.Г. Репина, Г.П. Тартаковского, Л.Е Варакина, А.Г Зюко, Ю.С. Шинакова, А.П. Трифонова, А.И. Фалько, А.А. Сикарева, В.И. Коржика, И.А. Цикина, В.Ф. Комаровича, М.П. Хворостенко и многих других ученых.

Основной проблемой в системе радиосвязи с множественным доступом и расширением спектра сигнала прямой последовательностью (ПП МДКР) является борьба с эффектами вариации уровня сигнала на входе приемника и противодействие интерференционным помехам, возникающим в результате использования общей полосы частот множеством пользователей и многолучевого распространения сигнала в канале.

Настоящая работа посвящена исследованию вопросов построения мобильных систем связи с динамическим регулированием мощности в каналах подвижной радиосвязи с интерференционными помехами.

Рассматриваемые в данной работе адаптивные алгоритмы регулирования мощности, основанные на уменьшении влияния интерференционных помех, действующих в канале, позволяют повысить помехоустойчи­вость систем подвижной связи.

Цель работы

Целью настоящей работы является исследование приема широкополосных сигналов в многолучевых каналов с динамическим регулированием мощности, где используются широкополосные сигналы, полученные методом прямого расширения спектра.

Основные задачи исследования

Поставленная цель исследований требует решения следующих основных задач:

  1. Анализ существующего состояния проблемы защиты от внутрисистемных помех.
  2. Исследование адаптивного приема сигналов в условиях многолучевости и воздействия помех.
  3. Исследование адаптивных алгоритмов регулирования мощности.
  4. Анализ помехоустойчивости приема при использовании адаптивных алгоритмов регулирования мощности.
  5. Сравнительный анализ качества методов оценивания интерференционных помех.

Методы исследования

Основные результаты работы получены на основе применения теории статистических решений и методов компьютерного моделирования.

Личный вклад автора

Основные результаты работы получены автором лично.

Научная новизна результатов работы

Наиболее значимые новые научные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

  1. Синтезированы алгоритмы приема в многолучевых каналах с формированием оценок неизвестных параметров сигнала по обучающей выборке, которой является смесь сигнала с помехами.
  2. Проведен анализ помехоустойчивости синтезированных алгоритмов приема сигналов в многолучевых каналах с учетом конечной скорости изменения параметров сигнала и учетом влияние интерференционных помех других лучей на обрабатываемый луч. Этим анализом показано, что влияние интерференционных помех не может быть ослаблено увеличением мощности сигнала, а требуется регулирование излучаемой мощности передатчиков мобильных станций всего ансамбля пользователей.
  3. Синтезированы алгоритмы приема сигналов с многолучевостью и узкополосными помехами (УП) с формированием оценок УП методом уравнений состояния совместно с методами динамической адаптации.
  4. Проведен анализ помехоустойчивости приема при воздействии УП. Новизна заключается в том, что показано влияние различия структур сигнала и узкополосных помех на возможность ослабления этих помех в приемнике. Если такого различия нет, как в случае интерференционных помех, то необходимо регулирование излучаемой мощности передатчиков ансамбля мобильных станций.
  5. Предложено адаптивное динамическое регулирование мощности заключающееся в переменном шаге регулирования мощности. Это позволяет точнее поддерживать постоянство интерференционной обстановки на входе приемника при работе в ансамбле станций. Результаты проведенного компьютерного моделирования алгоритмов регулирования мощности передающих устройств показали эффективность предложенного динамического алгоритма регулирования мощности в сравнении с применяемым в настоящее время алгоритмом регулирования мощности с фиксированным шагом. Эффективность выражается в повышении помехоустойчивости приема при использовании в системе множественного доступа с кодовым разделением каналов и расширением спектра сигнала прямой последовательностью.

Достоверность полученных результатов подтверждается проведенным моделированием, согласованностью с данными имеющимися в литературе.

Практическая ценность результатов

Результаты, по­лученные в работе, позволят разрабатывать адаптивные приемники для обнаружения и различения сигналов в условиях многолучевости, свойственной мобильным каналам радиосвязи.

Выполненные исследования позволили выработать практические рекомендации для построения устройств приема в системах с адаптивным регулированием мощности передающих станций.

Работоспособность предложенных алгоритмов подтверждена результатами компьютерного моделирования.

Рассмотренные в работе вопросы актуальны для практических приложений при проектировании новых помехоустойчивых систем пе­редач информации и модернизации действующих. Проведенные исследо­вания иллюстрируют эффективность применения полученных результа­тов в системах мобильной радиосвязи, наиболее подверженных влиянию внутриканальных помех.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе в Сибирском государственном университете телекоммуникаций и информатики (СибГУТИ) на кафедре беспроводных информационных систем и сетей (БИСС) и кафедре систем радиосвязи (СРС) и подтверждены актами внедрения.

Апробация работы

Ос­новные результаты работы докладывались и обсуждались на на­учно-технических конференциях и научном семинаре, в частности:

  1. Российская НТК имени А.С. Попова «Информатика и проблемы телекоммуникаций», Новосибирск, 2006 г., 2007 г., 2008 г., 2009 г.
  2. Научный семинар СибГУТИ, Новосибирск, 2009 г.

Публикации

По результатам исследований, выполненных в диссертационной работе опубликовано 7 статей, 4 из которых в изданиях из списка ВАК, и 4 тезиса докладов.

Основные положения работы, выносимые на защиту

  • Результаты синтеза алгоритмов и анализа помехоустойчивости приема в условиях многолучевости.
  • Результаты синтеза алгоритмов и анализа помехоустойчивости приема в условиях многолучевости и воздействия узкополосных помех.
  • Результаты исследования адаптивных алгоритмов регулирования мощности.
  • Результаты анализа помехоустойчивости приема с применением адаптивных алгоритмов регулирования мощности передающих устройств в ПП МДКР системе.
  • Результаты исследования методов оценки внутриканальной интерференции в канале подвижной радиосвязи.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, и списка литерату­ры, включающего 79 наименований; изложена на 130 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок и графи­к.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, приводится обзор публикаций по тематике диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследования, а также представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ современного состояния проблемы построения систем широкополосной радиосвязи с ПП МДКР. Показано, что основной проблемой в ПП МДКР системе радиосвязи является борьба с эффектами вариации уровня сигнала на входе приемника и противодействие интерференционным помехам. Таким образом, требуется решение задач синтеза алгоритмов и анализа помехоустойчивости приема сигналов в условиях действия помех, разработки адаптивных алгоритмов регулирования мощности с целью повышения помехоустойчивости приема сигналов и их сравнительное исследование в различных условиях, анализа вопросов связанных с построением устройств регулирования мощности, в частности устройств оценки отношения сигнал-интерференция в канале.

В результате анализа состояния проблемы построения систем широкополосной радиосвязи конкретизирован круг решаемых в работе задач.

Во второй главе исследуются вопросы приема сигналов в условиях многолучевости и воздействия узкополосных помех (УП).

Приводится синтез адаптивного алгоритма приема в многолучевых каналах, где смесь сигнала с помехой на выходе многолучевого канала записывается в виде

, (1)

.

Здесь – число приходящих лучей; и – ортогональные составляющие коэффициента передачи -го канала для сигнала ; – функция, определяющая переданный сигнал; – функция, сопряженная по Гильберту; – время запаздывания -го луча относительно первого (); – реализация флуктуационной помехи, аппроксимируемой белым гауссовым шумом с нулевым средним, со спектральной плотностью мощности ; – длительность элемента сигнала.

В результате синтеза получен адаптивный алгоритм приема широкополосных сигналов в - лучевом канале по критерию идеального наблюдателя (Котельникова) для априорно равновероятных передаваемых сигналов в виде:

,

. (2)

Здесь

,, (3)

, (4)

. (5)

Максимально-правдоподобные оценки параметров сигнала на -м этапе наблюдения в -м луче определяются

,

. (6)

– дисперсия этих оценок.

Оценки параметров сигнала согласно (6) определяются сверткой принятой смеси и образца сигнала с задержкой на время запаздывания
-го луча. Предполагается известным передаваемый сигнал на каждом интервале измерения. Вместо неизвестного переданного сигнала в системах с активной паузой и ортогональными в усиленном смысле сигналами можно использовать сумму всех позиций сигнала, где – алфавит сигнала. При этом в интервал обучения можно включать и элемент сигнала, на котором принимается решение в данный момент.

Обучение при приеме противоположных сигналов должно проводиться по классифицированной выборке, то есть со снятием манипуляции, например, с помощью обратной связи по решению. В интервал обучения при этом не должен входить элемент сигнала, на котором принимается решение в данный момент.

При использовании сигналов с активной паузой с одинаковыми энергиями правило приема (2) существенно упрощается:

,. (7)

Полученные решающие правила являются алгоритмами взаимно-корреляционного приема сигналов. Из (2)...(7) видно, что входной сигнал перемножается с опорным, задержанным на время запаздывания соответствующего луча, с последующим интегрированием результатов перемножения и сложением взвешенных сигналов.

Можно задерживать входной сигнал в каждой ветви обработки с последующим перемножением его на опорное напряжение и весовым сложением и интегрированием.

Решающие правила приема можно реализовать как при помощи корреляторов, так и согласованных фильтров.

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»