автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.02, диссертация на тему:Разработка и исследование методов обработки сигналов в системе многопрограммного цифрового радиовещания

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СВЯЗИ им. проф. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА

На правах рукописи УДК 621.396.97

ЮГАЙ Евгений Брониславович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В СИСТЕМЕ МНОГОПРОГРАММНОГО ЦИФРОВОГО РАДИОВЕЩАНИЯ

05.12.02 — Теория связи, системы и устройства передачи информации по каналам связи

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саикт-Петербург 1992

Работа выполнена в Электротехническом институте: связи им проф. М. Л. Бонч-Бр\евнча.

Научный руководитель — кандидат технических на\'к, с. н. с. ЛЕСМЛ11 М. Я. "

Официальные оппоненты: доктор технических navK,

профессор КОИТОРОВИЧ В. Я.;

кандидат технических navK, с. и. с. СИНИЛЬНИКОВ А. М.

Ведущее предприятие — 1ШН «РАДИО».

Защита диссертации состоится « j.C LUCJlif-. . . 1992 г. на заседании Специализированного совета К 118.01.01 при Электротехническом институте связи им. проф. М. А. Бонч-Бруевнча по адресу: 191065, Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, д. 61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу иа имя ученого секретаря Специализированного совета.

Автореферат разослан « U¿A<S..... 1992 г.

Ученый секретарь ,

Специализированного совета, * ^

кандидат технических наук, /7

доцент ЛАХ В" Х' ХАРИТ0Н0В

Актуальность проблемы. Современный этап развития теории и ехники радиовещания характеризуется широким распространением игровых методов формирования, передачи и обработки звуковых сиг-алов (X). В последние годы разработаны и весьма, широко исполь-уются различные системы передачи вещательных программ по кабель-ым, радиорелейным и спутниковым каналаа, в которых X поступает а коммутационный пункт и после преобразЬвания в аналоговую фору подается потребителю. При этом потребитель теряет основные рекмущества цифрового радиовещания (ЦРВ).

В настоящее время весьма актуальной является проблема разра-отки и внедрения ЦРВ, при котором цифровой X принимается неяос-едственно бытовым радиоприемником. Работы в этом направлении роводятся как в СНГ, так и за рубежом, в частности в рачках про-кта Европейского Союза Радиовещания Бигека 147. При этом можно ыделить два основных направления исследований - наземное (в ди-паэоне метровых волн) и непосредственное спутниковое (в ди&пазо-е дециметровых волн) ЦРВ.

Разработка эффективной системы ЦРВ невозмогна без учета спе-ифики радиоканалов диапазонов метровых (ЫВ) и дециметровых (ДМЗ) олн, а также тщательного анализа энергетики каналов ЦРВ. Особую ктуальность указанная проблема приобретает при разработке систем епосредственного спутникового вещания. Задача обеспечения требу-мого отношения сигнал/шум (ССШ) в месте приема неразрывно связа-а с проблемой помехоустойчивого кодирования сигналов ЦРВ. Слож-ость ее решения обусловлена необходимостью обеспечить высокий нергетический выигрыш при жестких ограничениях на вводимую из-ыточность кода и сложность реализации декодера.

Таким образом, исследования характеристик спутниковых и наемных каналов, влияния нелинейности усилителя мощности ретран-лятора и эффективности помехоустойчивого кодирования и системе РВ представляются весьма актуальными.

Цель и задачи работы. Целью работы являются разработка и ис-ледование методов обработки сигналов в спутниково-наземной сис-еме ЦРВ, позволяющих обеспечить высококачественный прием звуко-ых сигналов На стационарные, мобильные и переносные радиоприем''

никй. Для достижения указанной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:

- исследование специфики распространения радиоволн в диапазонах МБ и ДМВ в наземном и спутниковом каналах ЦРВ, основанное на обобщении и систематизации известных теоретических и экспериментальных данных, а также проведении натурных испытаний экспериментальной системы ЦРВ;

- исследование энергетических потерь (ЭП) в спутниковой-системе ЦРВ;

- разработка методики расчета энергетических потерь, обусловленных нелинейностью характеристик ретранслятора спутника;

- разработка принципов построения системы помехоустойчивого кодирования звуковых сигналов с маскировкой ошибок;

- исследование эффективности системы кодирования с маскировкой ошибок.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался аппарат теории вероятностей, теории случайных процессов и математической статистики, статистической теории связи и теорш передачи дискретных сообщений, а также лабораторные и натурные испытания экспериментальной системы ЦРВ.

Научная новизна работы состоит в том, что:

1. Систематизированы и обобщены данные о характеристиках радиоканалов диапазонов ТЯЁ и ДМВ. Предложена модель канала для наземных V. спутниковых систем ЦРВ, учитывающая специфику замираний сигнала в "больших" и "малых" зонах.

2. Разработана методика исследования ЭП, обусловленных нелинейностью усилителя мощности ретранслятора, в многочастотной спутниковой системе ЦРВ.

3. Получены выражения для оценки ЭП в спутниковой системе ЦРВ, разработаны методика и машинные алгоритмы расчета минимальнс возможных ЭП (при заданных амплитудной и фазоамплитудной характеристиках усилителя мощности), определены требования к необходимой мощности излучения ретранслятора при различных условиях приема сигналов ЦРВ.

4. Предложен метод кодирования сигналов ЦРВ с маскировкой ошибок, основанный на использовании каскадных конструкций.

5. Разработана методика анализа и исследована эффективность декодирования сигналов ЦРВ с маскировкой ошибок. Получены вираже-

ния для эквивалентной вероятности ошибок.

Практическая ценность работы состоит в тс!м, что:

- результаты исследований специфики радиоканалов MB и ДМВ в условиях города и пригорода позволяют обоснованно подходить к выбору основных параметров систем передачи дискретной информации (ЦЦИ), в частности, систем наземного и спутникового ЦРВ;

- использование разработанной методики исследования ЭП, обусловленных нелинейностью усилителя мощности, позволяет оценит^ влияние интермодуляционных помех в многочастотных системах ЦЦИ. Результаты исследований реальных ЭП в многочастотной спутниковой системе ЦРВ позволяют определить необходимую мощность излучения ретранслятора для обеспечения требуемых характеристик помехоустойчивости;

- использование в системе ЦРВ помехоустойчивого кодирования с маскировкой ошибок позволяет обеспечить требуемое качество приема звуковых сигналов и дополнительной информации при существенном упрощении процедуры декодирования по сравнению с известными методами исправления ошибок каскадными кодами (КК) и ходами с неравной защитой (НЗ) символов.

Реализация результатов работы. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы в КИОКР, проводимых ВНИИРПА им. Л.С. Попова, НПО "Радио", НПО им. Коминтерна, МИС, ЛЭИС в рамках "Комплексной программы разработки и испытаний системы цифрового радиовещания". В настоящее время ведутся работы по созданию опытной зоны ЦРВ.

Апробация работы. Основные результаты и положения раооты об-суядались и были одобрены на Международном симпозиуме "Спутниковая связь! реальность и перспективы" (Одесса, 1990), Всесоюзных научно-технических конференциях: "Перспективы развития техники радиовещательного приема, радиовещания, звукоусиления л акустики" (Ленинград, 1988), "Развитие и внедрение новой техники радиспри-эмых устройств и обработки сигналов" (Горький, 1989), "Проблемы и перспективы развития цифровой звуковой техники" (Ленинград, 1990), производственйо-техническом семинаре "Цифровая обработка звуковых сигналов" (Челябинск, 1989), региональной 47-й НТК, посвященной Дню радио "Актуальные проблемы развития радиотехники, электроники и связи" (Санкт-Петербург, 1992), 41-45 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и со-

■грудников ЛЭИС иы. проф. Ы.А. Бонч-Бруевича (Ленинград, 1988-92 гг.).

Публикапии. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в II печатных работах.и защищены 5-ю авторскими свидетельствами.

Личный вклад автора. Основные научные положения, теоретические выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, получены автором самостоятельно. Обсуждение постановки задачи и полученных результатов, а также экспериментальные исследования проводились совместно с соавторами опубликованных работ.

Положения, выносимые на защиту;

1. При выборе методов формирования, передачи и обработки сигналов ЦРВ целесообразно использовать модель радиоканала, учитывающую специфику пространственных флуктуаций сигнала в "больших" и "малых" зонах. Распределение огибающей сигнала в "малой" зоне достаточно хорошо описывается обобщенным законом Рэлея, а в "большой" - логарифмически-нормальным законом. В диссертации приводятся наиболее вероятные значения параметров указанных распределений.

2. При расчете энергетики спутниковых многоканальных систем ЦРВ необходимо учитывать интермодуляционные помехи, обусловленные нелинейностью усилителя мощности ретранслятора. Предложенная методика анализа ЭП при своей относительной простоте позволяет выбрать оптимальный режим работы ретранслятора и определить минимально возможные потери в зависимости от характеристик усилителя моадеости, отношения сигнал/шум (ОСШ) в линии вверх и требуемого ОСИ в месте приема.

3. Высококачественный прием сигналов в спутниковой системе многопрограммного ЦРВ в условиях города в оса окон только при использовании направленных приемных антенн. Для уверенного приема таких сигналов мобильными и переносными приемниками требуются либо крайне мощные спутниковые ретрансляторы, либо дополнительные наземные ретрансляторы.

4. В системё ЦРВ целесообразно использовать глубокое частотно-временное перемежение символов и каскадное кодирование, причем внутренний код (сверточный) следует декодировать с исправлением освбсЕ, а внешний (блочный) - с частичным исправлением и маскировкой ошибок.

5. При заданных значениях вероятности ошибки в канале р и глубины маскировки и существует оптимальный режим Декодирования с маскировкой ошибок, при котором обеспечивается минимальное значение остаточной вероятности ошибок при допустимой вероятности маскировки.

6. Эффективность декодирования сигналов ЦРВ с маскировкой ошибок практически не отличается от потенциальной при глубине йаскировки и = 10г12.

Об-ьем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы н двух прилоаений.

СОДЕРЭАШЕ РАБСГга

Во введении обоснованы актуальность теш исследования, сформулированы цель и задачи работа, перечислены основные научные результата, определена их практическая ценность и приведены основ-ше пологения, выносимые на защиту.

В первом разделе рассмотрены проблемы формирования и обработ-си сигналов в системе многопрограммного ЦРВ. Отмечается цеЛесо-)бразность сяатия исходного X до скорости ~110*120 кбит/с на юнопрограмму, использования частотного разделения программ, при-генения многочастотных модемов с ортогональным разделением под-[есупщх и введения защитного интервала для борьбы с мепсимвольной [нтерференцней (ШИ), использования сигналов с двукратной фазо-1азностной модуляцией (ФРК), применения помехоустойчивых кодов в очетании с перемещением символов в частотно-временной области, 'рнводится обзор известных эффективных методов^кодирования сиголов ЦРВ и анализируются их достоинства и недостатки.

Рассматривания принципы построения наземных и спутниковых истем ЦРВ. Показывается необходимость использования комбиниро-анной спутнаково-иаземной системы. Обсуадазотся проблемы призма игналов в сети цифрового вещания и дается анализ известных вари-нтов построения системы ЦРВ. Указывается, что в настоящее время сновные усилия разработчиков направлены на обеспечение возмоя-ости надетого приема автомобильными и переносными приеттаками. ассматривавтся нерешенные проблемы, возникающие при разработке $фективной системы ЦРВ, и формулируется задачи исследования.

Во втором разделе анализируется специфика каналов цифрового

вещания в диапазонах Ю и ДЫВ. Приводятся данные о характеристиках пространственного распределения поля (изменения медианных значений напряженности поля, статистика интервалов замираний при приеме на подвижном объекте и др.). Оценивается энергетические потери при приеме сигналов на стационарные, переносные и мобильные приемники в условиях города и пригорода.

Отмечается, что при описании каналов ЦРВ (как наземных, так и спутниковых) целесообразно различать пространственные замирания в "больших" и "малых" зонах. Под "малыми" или локальными зонами понимаются зоны протяженности) порядка нескольких десятков длин волн. Под "большими" зонами понимаются участки местности, состоящие из множества локальных зон. Распределение огибающей в пределах "малой" зоны достаточно хорошо описывается обобщенные законом Рэлея, а в отдельных случаях, как правило, при отсутствии прямой видимости - законом Рэлея. Распределение локального среднего в пределах "большой" зоны"достаточно хорошо аппрок симируется логарифмически-нормальным законом. В диссертации приводятся данные о параметрах указанных распределений применительно к различным условиям приема сигналов ЦРВ.

Значительное внимание уделяется исследованию характеристик многолучевого распространения радиоволн в диапазонах ИВ и ДМВ. Анализ результатов исследований свидетельствует о том, что типич ное значение временного рассеяния радиоканала (среднеквадратичес кого отклонения ' профиля мощность-задержка) при приеме в условиях города составляет 1,0*3,0 мкс, á в открытой местности -- 0,2т2,0 икс. Однако в отдельных случаях возможно существенное увеличение величины (до 25440 мкс).

В диссертации описаны результаты экспериментальных исследований специфики радиоканала НВ в условиях города. Эксперименты проводились в гг. Ленинграде и Таллинне. Сигнал излучался в диапазоне частот 80 и 100 ЫГц. Прием осуществлялся как в стационарных условиях, так и на подвижном объекте. Результаты исследований характеристик многолучевости показали, что в диапазоне ЫВ задержки сопоставимых по уровню лучей не превышают 0,5*0,8 мкс, причем меньшие значения характерны для пригорода.

В ходе натурных исследований экспериментальной системы ЦРВ получены данные о характеристиках дискретного отображения каналг цифрового вещания в диапазоне метровых волн. В частности, полу-

[вны гистограммы вероятностей ошибок при использовании высокоско-юстных (V = 204.8 кбит/с, Т~0,5 мкс) и низкоскоростных (V = 192 :бит/с, Т~ 5,2 мкс) модемов. Результаты исследований свидетельст-уют о том, что в наземном канале при приемё в стационарных усло-иях вероятность ошибки, как правило, не превышает 10"^. Однако :ри приеме на подвижном объекте вследствие интерференционных за-(ираний текущая вероятность ошибки может достигать значений -5« 10"^ и более.

Резюмируя полученные результаты, можно констатировать, что в :оде натурных испытаний экспериментально подтверждены выводы о [елесообразности использования в системе многопрограммного ЦРВ :астотного разделения программ, применения сигналов с двукратной РМ, введения защитного интервала и применения частотно-временно-'0 перемежения символов.

В третьем разделе исследуются энергетические проблемы в спут-иковой системе непосредственного ЦРВ. Анализируются величины нергетических потерь (ЭП), обусловленных ослаблением сигнала в .тмосфере, несовпадением плоскостей поляризации передающей и пря-мной антенн, нейдеальностьп реализации модема, использованием ащитного интервала и ослаблением сигнала в фидерных трактах, а акже определены необходимые запасы на замирания при приеме а подвижном объекте в условиях города и пригорода. Ясно, что при нализе ЭП в многочастотной системе ЦРВ необходимо учитывать поте-и, обусловленные влиянием нелинейных характеристик усилителя мощ-ости (УМ) ретранслятора. Согласно разработанной методике, следу-т выделить две основные составляющие потерь! -* ¿а , где

¿1=Ю£^(Р&ыхнай/Рям^ , дБ - запас мощности по выходу; Ренх.иас ^изд. ~ значения мощностей насыщения и излучения реального УМ; ¿2 = Ю ( Р^д/ Р^д-) . дБ - необходимое увеличение излучаемой ющности по сравнен™ с мощностью идеального (линейного) передат-:ика, при котором обеспечивается требуемое значение ОСШ (Рс/Ра ^ месте приема. Величина б2 с учетом шумов в линии вверх' определятся соотношением

(УОгр_, пй

б=-т-т-Т* ДБ

2 / рат;р- <рс / р мнг^-х - <рс / рштЛь

Дв (е0/ры\ 66 • - ОСШ в линии вверх; Рс/Ринт - отношение ющности полезного сигнала к суммарной мощности- интермодуляционных

помех (ИП), попадающих в полосу частот полезного сигнала.

Используя квазистатический метод и аппроксимацию комплекс« передаточной характеристики 6(£) полиномом по функциям Бессе;

где , в I. - коэффициенты аппроксимации, можно показать, * применительно к многочастотным сигналам ЦРВ отношение Рс/РмКГ равно

2

32

з-ю ^

где <4» Ю (й (Рьх.наа. / ' дБ " запас «ощностк по входу;

^(«ча.бь.* / еьх нас. - нормированное значение суммарна сигнала на входе УЫ, учитывающего сигнальную ( Р6А с ) и пуио: ( Ри В6 ) составляющие.

Показано, что для кавдого УН существует оптимальный режим работы, при котором ЭП 6ЭЙ, обусловленные нелинейностью УМ, б; дут минимальны = . На основе предложенной методики а

лиза разработан комплекс программ, позволяющий вычислять знач кгг ¿„ и ¿.. для любого У1!, заданного свою.® амплитудной и фаэо амплитудной характеристиками (АХ и £АХ). Конкретные расчеты, б полненные для четырех УН с типичными характеристиками нелинеПн тн, показали, что при требуемых значениях (Рс/Рй ) < 12 дБ ык кальныа ЭП не превосходят 5*7 дБ. Однако они резко возрастают

(РЛ 1гр> 12

В диссертации отмечается, что б зависимости от требуемой дезности приема, несущей частоты сигнала к угла возвышения спу кика величина необходагых запасов на замирания 1.1 в условиях рода составляет Пт19 дБ, а в пригороде - 2;8 дБ. Результаты р чстов реальных энергетических потерь и запасов в системах непс редственного спутникового вещания позволили оценить требования необходагым мощностям излучения Р и источников питания Р р

ранслятора (табл. I). В частности, полагая, что требуемое ОСШ (на бит) в месте приема составляет 4,5 и 8,0 др, в табл. I приведены значения Рнао и Рщ^ в зависимости от величины, Ц и КЦЦ ретранслятора.

Таблица I

Требования к мощности ретранслятора и мощности источников питания

ц (ДБ) § -4,5 дБ 1>У» 8,0 дБ

Р кааи (кВт) Рцп (кВт) при КЦЦ (кВт) Р^(кВт) при КЦЦ

0,3 0,5 0,3 0,5

5 0,07 0,24 0,14 0,53 1,77 1,06

10 0,22 0,75 0,45 1,68 5,69 3,37

15 0,71 2,4 1.4 5,32 17,7 10,6

20 2,2 7,5 4,5 16,8 56,9 33,7

25 7,1 24 14 53,2 177 106

30 22 75 45 168 569 337

Анализ результатов расчетов показал, что:

- в стационарных условиях (при использовании остронапразлен-ных приемных антенн) возыожен\надезный прием сигналов ЦРВ как в открытой исстности, гак и б условиях города;

- прием сигналов ЦРВ на подвшшои объекте с нспользовшшем простых антенн возможен только в открытой местности (сельская местность, автострада и др.);

- обеспечение надежного приема на подвягноы объекте в условиях города (в 90 ял! 99% локальных зон) ял! на переносив приемники внутри зданяЯ требует использования краЕкэ мсгзгих ретрансляторов (с ио^ноегьа источников питания 4^18 пЗт).

Четвертей раздел посвяцен разработке и елалпзу пегcr.cn поие-хоустоГгчивого кодирования сигналов ЦРЗ с маекироэхой сетбок. Суть данного метода заключается в той, что при обнаружения п кодовом слове (КС) некоторого числа ставок декодер играбаткваа?

гигнал стирания и осуществляет замену пораженного КС новым, сформированным по определенному правилу. Максимальное число КС, которое ыожет быть использовано для маскировки пораженного КС без заметного ухудшения качества приема, называется допустимой глубиной маскировки I. .

В диссертации разработана методика расчета основных статистических характеристик - остаточной вероятности ошибки на бит Ру и вероятности осуществления маскировки . Показано, что при заданной глубине маскировки на Ц кодовых слов искомые характеристики определяются соотношениями

Ц+1

ил

па

где Р и Рм- вероятности правильного декодирования и обнаруженной ошибки при приеме КС; Р^ и Р^ - вероятности ошибочного приема на бит при приеме КС с необнаруженной и обнаруженной (но неисправленной) ошибками. В двоичном симметричном канале без памяти значения Р„д, Р00 , 9$ и £5 могут быть получены с помощью следующих оценок:

где -Ц и "12- кратности исправляемых и обнаруживаемых ошибок (-Ь ; П - длина КС, А^« С^ р1, (1-р")п"1 . Данные оценки могут быть утосгсш при использовании весовой структуры кода

n о 0-T r i-i*2r n-l^-Sr

04 nft Ы L O.o T,0 4 *

, n i 4 4 4"T r i-ьат

где o^ - число КС веса I ; d - минимальное кодовое расстояние по Хэммингу; Kj_- число двоичных комбинаций веса I , приводящих к необнаруженной ошибке.

Показано, что той требуемых значениях на остаточную вероятность ошибки 10 ) эффект маскировки ошибок используется наилучшим образом при выполнении условия Рма р^ ^ , где РцДоп -

- максимально допустимая вероятность осуществления маскировки. Следует отметить, что при и РмМП »0,1*0,2 увеличение глубины маскировки более, чем на L= IOi-12 КС нецелесообразно.

Анализ полученных результатов позволяет утверждать, что при заданных значениях вероятности ошибок в канале р и параметрах кода существует оптимальная стратегия декодирования с маскирбвкой ошибок, при которой обеспечивается минимальное значение остаточной вероятности ошибок. Показано, что при увеличении Ц и уменьшении р следует уменьшать кратность исправляемых ошибок, т.е. увеличивать обнаруживающую способность кода.

В диссертации выполнен сравнительный анализ эффективности декодирования блочных и каскадных кодов (КК) с маскировкой ошибок. Полученные результаты показывают, что использование маскировки ошибок при декодировании блочных ШХ кодов со скоростями Е*0,5 в случае идеального перемещения символов обеспечивает требуемые значения остаточной вероятности (

- в каналах с постоянными параметрами: при h^ дБ;

- в каналах с рэлеевскими замираниями! при h.2 3^11^13 дБ.

Тахры образом, применение лишь блочных кодов с маскировкой ошибок не позволяет достичь необходимой для спутникового вещания энергетической эффективности. Для повышения энергетического выигрыша предложено использовать каскадные коды, в которых в качестве внутренних кодов используются сверточные коды (СК) с мягким декодированием по алгоритму Витерби, а в качестве внешних - двоичные ШХ'коды, используемые в режиме частичного исправления и обнаружения (с последующей маскировкой) ошибок. Исследована помехоустойчивость приема при использовании различных сочетаний внутренних и^внешних кодов (при условии ограничения на результирующую скорость кода К »ь 0,4). Проведенные исследования дают основание утверждать, что в системе ЦРВ существенный эффект достигается при использовании каскадных конструкций, в которых внутренний код -СК со скоростью 1/2 и кодовым ограничением () = 7 и внешний код -блочный ШХ код (128, 113, б). Некоторые результата сравнительного анализа предложенного способа кодирования сигналов ЦРВ представлены в табл. 2.

Таблица 2

Сравнительный анализ методов кодирования сигналов ЦРВ

Характеристика Ыетоды кодирования

КК (СК+РС) СК с НЗ КК (СК+ШХ с маек, ошибок)

Используемые коды:

внутренний <=7, Я =1/2 « =7, Я =1/414/5 < =7, К * 1/2

внешний 255,223,33 = 16 — 128,113,6 ч- о

Результирующая скорость кода 0,44 0,47 0,44

Требуемое . дБ при передаче ЗС

в гауссовском канале 2 4 2,8

в рэлеевском канале 4 8 4,8

В приложениях приведены описания анализатора дискретного канала для экспериментальной спутниковой системы ЦРВ и комплекса программ для расчета влияния нелинейности УМ ретранслятора на ЭП в спутниковой многочастотной системе ЦРВ.

ЗАКЛСЧЕЖЕ

Основные результаты, полученные в работе, можно сформулировать следующим образом.

1. Большинство используемых на практике к аналог ЦРВ как наземного, так и непосредственного спутнккозого вещания являются каналами со случайно-изменяющимися параметрами. Цря выборе методов формирования, обработки и передачи сигналов ЦРВ целесообразно использовать модель радиоканала, учитывающую специфику пространственных флуктуацнй сигнала в "больших" и "малых" зонах. Распределение огибающей сигнала в "малых" зонах достаточно хорошо описывается обобщенным законом Рэлея, а в "больших" - логарифмзчески-нормаяьнкм законом. В диссертации приводятся наиболее вероятные параметры указанных распределений.

2. В системе многопрограммного ЦРВ целесоооразно использовать частотное разнесение каналов. Натурные исследования, выполненные

в гг. Ленинграде и Таллинне (и в нх пригородах), показали, что молно практически полностью исключить влияние межсютольной интерференции (НСИ) при длительности элементарной посылки сигнала ~ 5 мкс и длительности защитного интервала ~ 1,5 няс.

3. При приеме, снгналоз ЦРВ на подвигнем объекте в условиях города необходимо учитывать глубокие интерференционные замзрания, при которых всегда существует вероятность того, что вероятность ошибки в наядсн частотно-разнесонном канале может достигать значений 5»Ю~^т10~ . .Интервал частотной корреляции в радиоканале диапазона ИВ составляет 0,0 МГц.

4. Экспериментально подтверждена целесообразность применит* в системе ЦРВ сигналов с двукратной 5РН, частотного разнесения каналоз, частста-гренатого переселения п Бведе.тл: защитного интервала.

5. Поили о неязбегных потерь, связанных с ослаблением сигнала при распространения радиоволн в свободном пространства164,4 дБ при ^я I ГГц и Л« 20°), в спутнзяозой. системе ЦРВ следует учитывать следующие дополнительные виды потерь! атмосферные, поляризационные, реализационные, обусловленные использованием защитного интервала и ослаблением сигнала в фздернпх трактах. Суммарная величина дополнительных потерь составляет (в зазясимостп от угла возЕЫзения спупгака сС и качества реадязацга! модяга)

6^7 дБ. При расчете необходимых энергетических запасов в многочастотной системе ЦРВ следует учитывать только крупномасштабные флуктуации огибающей. Надежный прием сигналов на подвижном объекте в зависимости от используемого диапазона частот и угла возвышения спутника требует использования энергетических запасов 1Ш9 дБ в условиях города и 2^8 дБ - в пригороде.

6. При расчете энергетики спутниковых многоканальных систем ЦРВ необходимо учитывать интермодуляционные помехи, обусловленные нелинейностью УЫ ретранслятора. Предложенная методика анализа ЭП при своей относительной простоте позволяет выбрать оптимальный решал работы ретранслятора и определить минимально возможные потери в зависимости от характеристик УМ (АХ и ЭАХ), отношения сигнал/шум в линии вверх и требуемого отношения сигнал/шум в месте приема.

7. На основе предложенной методики разработан комплекс программ, позволяющий оценивать ЭП для любого УМ, заданного своими АХ и ФАХ. Результаты расчетов величины ЗП для четырех УЫ с типичными характеристиками нелинейности показали, что при требуемом ОСШ

( Рс/Рщ )Т(( < 104-12 дБ минимальные ЭП, обусловленные нелинейностью УИ ретранслятора, не превосходят 54-7 дБ. Однако они резко возрастают при ( )Тр > 12 дБ. При этом величины ЭП, обусловленные различными УМ, существенно отличаются.

8. Энергетический расчет спутниковой линии показывает, что высококачественный прием сигналов в спутниковой системе многопрограммного ЦРВ в условиях города возможен только при использовании направленных приемных антенн. Для уверенного приема таких сигналов мобильными и переносными приемниками требуются либо крайне мощные спутниковые ретрансляторы, либо дополнительные наземные ретрансляторы.

9. Разработана методика анализа и исследована эффективность декодирования сигналов ЦРВ с маскировкой ошибок. Получено выражение для эквивалентной вероятности ошибок в зависимости от допустимой глубины маскироЕки ошибок.

10. Показано, что эффективность декодирования сигналов ЦРВ с маскировкой ошибок практически не отличается от потенциальной при глубине маскировки и»ЮЯ2.

11. В системе ЦРВ целесообразно использовать глубокое частотно-временное перемежЬние символов и каскадное кодирование, причем внутренний (сверточный) код следует декодировать с исправлением ошибок, а внешний (блочный) - с частичным исправлением и обнаруже-

нием ошибок. Результаты расчетов вероятности ошибки для КК со сверточным кодом 1/2 (V =7) и внешним ШХ кодом (128,113,6), используемом в режиме обнаружения и маскировки ошибок (L =12), показывают, что требуемое значение Pj = 1СГ® достигается в канале

- с постоянными параметрами: при bf а*2,8 дБ;

- с рэлеевскими замираниями: при h|*.4,8 дБ.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Григорьев Й.П., Норкин В.И., Югай Е.Б. Натурные испытания системы ЦРВ // Тезисы докладов XXII Всесоюзной ЮТ "Перспективы развития техники радиове!цательного приема', радиовещания, звукоусиления и акустики". - Л., 1988. - С. 148-149.

2. Григорьев И.П., Лесман М.Я., Югай Е.Б. Измерение характеристик дискретного канала в многочастотной системе цифрового радиовещания // Тезисы докладов производственно-технического семинара "Цифровая обработка звуковых сигнало". - Челябинск, 1989. -С. 4-5.

3. ГУг Р.Э., Лесман М.Я., Югай Е.Б. Помехоустойчивость автокорреляционного приема ФРЫ сигналов в канале с идеальным ограничением // Тезисы докладов Всесоюзной ШК "Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств и обработки сигналов". -Горький, 1989. - С. 61.

4. Мессель A.S., Селибер С.А., Югай К.Б. Принципы построения многочастотного модема системы цифрового радиовещания // Техника средств связи. - Сер. ТРПА. - 1989. - Вып. I. - С. 78-83.

5. Григорьез И.П., Лесмак Ы.Я., Югай Е.Б. Результата экспериментальных исследований модемов системы цифрового радиовещания// Техника средств связи. - Сер. ТРПА. - 1989. - Вып. I . - С. 54-64.

6. Лесман М.Я., Югай Е.Б. Энергетические потери в спутниковой системе непосредственного цифрового радиовещания // Труда международного симпозиума "Спутниковая связь: реальность и перспективы". - Одесса, 1990.

7. Кленов A.A., Югай Е.Б. Измеритель характеристик потока ошибок для спутниковой многоканальной системы ЦРВ // Тезисы докладов Всесоюзной НТК "Проблемы и перспективы развития цифровой звуковой техники". - Л., 1990. - С. 63-64.

8. Югай Е.Б. Влияние нелинейного ретранслятора на энергетические потери з спутниковой многоканальной системе ЦРВ // Тезисы докладов Всесоюзной НТК "Проблемы и перспективы развития цифровой

звуковой техники". - Л., 1990. - С. 75.

9. Югай Б.Б. Исследование возможностей маскировки ошибок при приеме сигналов цифрового радиовещания // 45-я научно-техническая конференция Л2ИС. - Д., 1992. - С. 3.

10. Югай Е.Б. Характеристики радиоканала в спутниково-наземной система цифрового радиовещания // 45-я научна-техническая конференция ЛЭИС. - Л., 1992. - С. 24.

11. Югай Е.Б. Кодирование с маскировкой ошибок в системе цифрового радиовещания // Материалы 47-й НТК, посвященной Дню радио "Актуальные проблемы развития радиотехники, электроники и связи". - Л., 1992. - С. 100.

12. A.c. » I480I29 СССР, 4 НОЗ Ы 13/00. Устройство для передачи информации с контролем ошибок высокой кратности / Сафаров Р.Т., Югай Е.Б.

13. A.c. » I4907I3 СССР," 4 НОЗ Ы 13/00. Устройство для передачи информации с защитой от ошибок / Сафаров Р.Т., Югай Е.Б.

14. A.c. » I60I776 СССР, 5 Н04 L, 27/22. Демодулятор фазомани-пулированных сигналов / Ыессель А.Ф., Селибер С.А., Югай Е.Б.,

15. A.c. Я 1635262 СССР, 5 Н04 Б 3/46 // Н04 Ц 12/26. Устройство для определения логарифмического коэффициента ошибок /

Гут Р.Э., Лесман Ы.Я., Югай Е.Б.

16. A.c. » I6I0593 СССР, 5 НОЗ U 7/18. Счетное устройство / Гут Р.Э., Лесман Ы.Я., Югай Е.Б.

Подписано к печати/05,92 г. Объем 1,0 п.л. Тирах 60 экз. Бесплатно. Заказ 6*33

Типография ЛЭИС, 198320, С.-Петербург, Свободы, 31.