Разработка и исследование программно-аппаратных средств для передачи цифровых сигналов по электрическим распределительным сетям

Кочуров, Олег Михайлович

Системы, сети и устройства телекоммуникаций

автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Разработка и исследование программно-аппаратных средств для передачи цифровых сигналов по электрическим распределительным сетям

кандидата технических наук: Кочуров, Олег Михайлович
город: Владимир
год: 2009
специальность ВАК РФ: 05.12.13
цена: 450 рублей

Диссертация по радиотехнике и связи на тему «Разработка и исследование программно-аппаратных средств для передачи цифровых сигналов по электрическим распределительным сетям»

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование программно-аппаратных средств для передачи цифровых сигналов по электрическим распределительным сетям"

На правах рукописи

Кочуров Олег Михайлович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫМ СЕТЯМ

Специальность 05.12.13 -«Системы, сети и устройства телекоммуникаций»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир 2009

003483883

Работа выполнена на кафедре «Управление и информатика в технических и экономических системах» Владимирского государственного университета.

Научный руководитель

кандидат технических наук, профессор Анатолий Александрович Галкин

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Александр Павлович Галкин

кандидат технических наук, доцент Вячеслав Михайлович Дерябин

Ведущая организация ОАО «Владимирское конструкторское

бюро радиосвязи» (г. Владимир)

Защита состоится «3» декабря 2009 года в 14:00 на заседании диссертационного совета Д212.025.04 в ауд. 301-3 Владимирского государственного университета по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87, ВлГУ, ФРЭМТ.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направить по адресу 600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87, ученому секретарю диссертационного совета Самойлову А. Г.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Владимирский государственный университет»

Автореферат разослан « % » МЛс^ЗХ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.025.04 доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние десятилетия в связи с развитием автоматических систем управления и информационно-измерительных систем, построенных с использованием микропроцессорной техники, повсеместно возрастает потребность в средствах телекоммуникаций как в глобальном, так и в локальном масштабах. Системы управления и мониторинга в промышленности, на транспорте, в медицине, энергетике становятся все более интеллектуальными и распределенными. Одновременно значительное распространение получают средства бытовой автоматики, системы охранной и иной сигнализации, которые также нуждаются в развитой инфраструктуре средств связи. При этом важную роль играет экономический фактор—средства информационного обмена должны быть дешевыми и повсеместно доступными.

Ориентация на конкретный класс приложений выдвигает различные требования к скорости и дальности передачи данных. Одной из актуальных задач является организация передачи данных на короткие расстояния — в пределах здания или нескольких зданий, расположенных на сравнительно небольшой территории.

Традиционным решением в данном случае являются проводные каналы связи. В бытовых, коммерческих и промышленных системах передачи информации нашли широкое распространение проводные каналы связи, на базе которых реализованы интерфейсы RS-232, RS-485, USB, Ethernet и многие другие. Такие каналы характеризуются высокой скоростью передачи данных (до десятков Мбит/с) и дальностью передачи (до нескольких километров).

Недостаток проводной связи очевиден — требуется проведение дорогостоящих работ по прокладке кабеля, которые существенно осложняются при необходимости организации канала связи между несколькими зданиями. Вместе с тем, высокая пропускная способность проводных каналов связи нередко оказывается избыточной.

В настоящее время промышленностью выпускается широкий круг радиопередающих приборов, действующих на расстоянии до нескольких сотен метров, отличающихся скоростью передачи данных, мощностью передатчика, рабочим диапазоном частот, конструктивным исполнением.

Недостатком радиомодемов является ограниченный радиус действия маломощных радиопередатчиков. В условиях промышленного здания радиосигнал проходит через стены, железобетонные конструкции, станки и оборудование. Поэтому потери мощности сигнала весьма существенны.

Могут быть приведены многочисленные примеры распределенных систем управления и измерений, в которых объемы передачи информации не превышают десятков - сотен байт в секунду. К ним относятся контрольно измерительные приборы, в том числе поддерживающие стандарт SCPI, часто на физическом уровне реализуемый посредством низкоскоростных интерфейсов, таких как RS-232.

В таких системах связи одним из возможных решений является канал высокочастотной связи по существующей инфраструктуре низковольтных электрических распределительных сетей. К преимуществам данного канала связи следует отнести широкую распространенность электрических сетей, их механическую прочность, возможность формирования канала связи, отсутствие необходимости в свободных радиочастотах и проведении работ по прокладке кабеля.

Цель работы заключается в разработке модели и методик экспериментального исследования канала высокочастотной связи по низковольтным электрическим распределительным сетям и формулировке практических рекомендаций по разработке каналообразующей аппаратуры.

Задачи исследования. В связи с поставленной целью задачами исследования являются:

1. Проведение анализа существующих моделей линий электропередач в качестве среды распространения высокочастотного сигнала, а также известных технологий высокочастотной связи по линиям электропередач.

2. Разработка модели линий электропередач и нагрузок с точки зрения условий распространения высокочастотного сигнала.

3. Разработка методики экспериментального исследования характеристик канала высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям.

4. Исследование процесса приема сигнала в условиях помех, характерных для электрических распределительных сетей.

5. Разработка рекомендаций по созданию каналообразующей аппаратуры с использованием средств современной электроники и микропроцессорной техники.

Научная новизна заключается в следующем:

1. Разработана модель низковольтных электрических распределительных сетей, как среды распространения высокочастотных сигналов на основе теории цепей с распределенными параметрами.

2. Проведена классификация нагрузок и разработаны их схемы замещения, отражающие влияние нагрузок на условия распространения высокочастотного сигнала. Отличительной особенностью схем замещения является сложный характер зависимости их параметров от частоты, учитывающий вихревые токи в массивных ферромагнитных телах.

3. Исследовано влияние импульсных помех, характерных для канала высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям, на оптимальный приемник ортогональных сигналов. Получены зависимости вероятности ошибок от частоты для канала с гауссовым шумом в присутствии импульсных помех.

4. Разработана нелинейная модель аналого-цифрового преобразователя, позволяющая исследовать влияние эффектов квантования на работу оптимального приемника при цифровой реализации демодулятора.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Получены выражения для прогнозирования затухания высокочастотного сигнала, удобные для вычислений с использованием компьютера.

2. Предложены методики измерения характеристик канала высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям, а именно: затухания, входного сопротивления сети и нагрузок, уровней помех. Методики преимущественно базируются на цифровом осциллографировании с последующей обработкой на основе дискретного преобразования Фурье.

3. Сформулирован формальный критерий выбора вида модулированного сигнала на основе требований к скорости передачи информации, доступной полосе частот и характеристикам канала.

4. Сформулированы общие рекомендации по выбору параметров звеньев приемника: усилительных и фильтрующих устройств, аналого-цифрового преобразователя.

5. Предложены алгоритмы функционирования цифрового демодулятора ортогональных сигналов, символьного синхронизатора и адаптивного выбора скорости.

6. Получены диаграммы для определения эквивалентного увеличения уровня шума вследствие эффектов квантования в цифровом демодуляторе.

7. Разработаны методические указания по выбору и расчету параметров сигнала: объема словаря, символьной скорости, частот манипуляции, частоты квантования.

Внедрение результатов. Результаты работы внедрены при проектировании станции приемосдаточных испытаний по заказу ОАО «НИПТИЭМ» г. Владимир. Высокочастотная связь использована для организации канала дистанционного управления приводом индукционного регулятора и получения диагностической информации о его выходном напряжении.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Модель низковольтных электрических распределительных сетей, как среды распространения высокочастотного сигнала, на основе теории цепей с распределенными параметрами.

2. Схемы замещения нагрузок, отражающие их влияние на условия распространения высокочастотного сигнала, учитывающие сложный характер зависимости параметров от частоты.

3. Методики измерения характеристик канала высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям, а именно: затухания, входного сопротивления сети, входного сопротивления нагрузок, уровней помех.

4. Результаты исследования влияния специфических импульсных помех на работу оптимального приемника сигнала с частотной манипуляцией.

5. Рекомендации по выбору вида модулированного сигнала с учетом характеристик канала высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям.

6. Нелинейная модель АЦП, отражающая влияние эффектов квантования на условия работы цифрового корреляционного приемника.

7. Алгоритм символьной синхронизации на основе метода опережающего и запаздывающего стробирования.

Апробация результатов работы и публикации. По результатам исследований опубликовано 9 работ, в том числе 3 статьи в ведущих рецензируемых изданиях, 4 доклада на международных конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и пяти приложений. Объем диссертации составляет 186 страниц, в том числе 167 страниц основного текста. Список литературы содержит 102 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая ценность результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ средств и способов организации высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям, который показал, что интерес к данному виду связи сохраняется, несмотря на интенсивное развитие доступных средств радиосвязи, ориентированных на различные приложения. Рассматриваемый вид связи сочетает преимущества проводных каналов, не требуя свободных радиочастот и позволяя сформировать пути распространения сигнала, с отсутствием необходимости прокладки дополнительных кабелей связи.

Вместе с тем вопрос высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям низкого напряжения в промышленных, офисных и бытовых зданиях освещен недостаточно полно. Основное внимание уделяется передаче сигналов автоматики и телемеханики по воздушным и кабельным линиям среднего и высокого напряжений (6-35 кВ, 110—220 кВ и выше), а также каналам тонального диапазона частот. Круг решаемых задач преимущественно ограничен обслуживанием и обеспечением надежной эксплуатации самих энергетических систем.

Сведения об электромагнитных помехах касаются в первую очередь линий высокого и среднего напряжения, основным источником помех в которых является коронирование проводов, частичные разряды в диэлектриках и атмосферные помехи. Рассмотрение влияния потребителя на питающую сеть в основном ограничено описанием высших гармоник промышленной частоты (50 Гц), уровень которых быстро затухает с ростом частоты и в интересующем частотном диапазоне пренебрежимо мал.

При проектировании каналообразующей аппаратуры необходимо принять во внимание требования ГОСТ Р 51317.3.8-99, в соответствии с которым доступен частотный диапазон 95-148,5 кГц.

Во второй главе показано, что наиболее точное описание низковольтных электрических распределительных сетей, как среды распространения высокочастотного сигнала, может быть получено на основе теории цепей с распреде-

внутр Лвнутпр jXmiymp — о___ т / -^/91 \ ' (^)

ленными параметрами. Даны указания по расчету первичных волновых параметров проводов и кабелей с учетом поверхностного эффекта и эффекта близости. При этом исправлены некоторые неточности, встречающиеся в справочной литературе, как следствие стремления авторов упростить расчеты. Принимая во внимание возможности современной вычислительной техники, применение распространенных формул с использованием таблично заданных функций нецелесообразно. Вместо этого следует пользоваться точными аналитическими выражениями (1-4), предложенными автором.

Для провода круглого сечения

_j3'nkJa(?'2kro)

~ 2тг7Г0 Jx ( f/Чго)' На. а-г0 7 а-г0 ¿вмеш = — Ь- =4-10 1п-. (2)

7Г Го Го

Для провода прямоугольного сечения

ZeH,jmp = Renymp + jXmmp = j)3/2fc cth(-j)V2/cd; (3)

Г - (Л\

^внеш — д • ^ /

Здесь I — длина проводника; к = л/ZvTry — коэффициент потерь в металле; 7 — удельная проводимость; ¿¿о, ¡i — магнитная постоянная и относительная магнитная проницаемость; а —расстояние между проводниками; го = d/2 — радиус провода; h — высота провода; D — ширина провода.

Емкость и проводимость утечки следует рассчитывать по известным выражениям, которые здесь не приведены.

Автором проведено теоретическое исследование влияния нагрузок на характеристики линии. Установлены параметры нагрузки, приводящие к наибольшему затуханию высокочастотного сигнала. В ходе исследования коэффициент передачи длинной линии рассмотрен как функция трех переменных: активного R и реактивного X сопротивления нагрузки и пространственной координаты х, отсчитываемой от конца линии (5).

е'Iх + д2е~7Х

К(х, R,X) =

е7' +

= я = Д + зХ, (5)

где 7 = у/(Я + ]ыЬ)(С + ]шС) — коэффициент затухания, связанный с первичными параметрами линии.

Решение задачи условной оптимизации (6)

= argmin К (в); в =

RH Хн

0 <х<1 0 <RH мин <R и • (6)

. X» < Хнмин < о

показало, что с учетом реальных значений первичных параметров линии наибольшее затухание наблюдается при емкостном характере нагрузки. Исследование выражения (5) дало приближенное выражение для координаты (7). 1 2и г

Автором проведена классификация нагрузок с точки зрения их влияния на условия распространения высокочастотного сигнала. Разработаны модели нагрузок каждой классификационной группы. Новизна моделей состоит в сложном характере зависимости от частоты резистивных и индуктивных параметров, позволяющем учесть поверхностный эффект и добиться таким образом адекватности в интересующем диапазоне частот от 1 до 200 кГц.

Нагрузки с активным характером сопротивления, такие как нагревательные и осветительные приборы, моделируются последовательной RL-схемой замещения (рисунок 1). Зависимость активного сопротивления от частоты приближенно определяется выражением (8)

Яо + Яэпэ + Импэ = ау/7, (8)

где До — сопротивление постоянному току; R3n3 и RMtll сопротивления, учитывающие электрический и магнитный поверхностный эффект (соответственно); а — коэффициент, учитывающий свойства проводника с током и окружающих ферромагнитных сплошных конструкций.

а = -—. IJ^L. + 7riV2Zro»/—^ (для круглого сечения). (8а)

2fo V Kin V 7с

а = —. /^2. 4. л-jy2j /^Фс /для ПрЯМОуГОЛЬНОГО сечения). (86) 2ft у 79 у 7с

Здесь I — длина проводника; N — число витков; r0, h — радиус и ширина; ц„, 7„ относительная магнитная проницаемость и удельная проводимость проводника с током; цс, 7с — те же параметры ферромагнитной среды. Для индуктивности получено выражение (9).

£*внутр Leneш ~ ^^

где в зависимости от формы сечения провода _

р = J- [А+^Ш. (9а)

4жг0 V тг7п I V 7с

или

(96)

4 ft V I V 7С

Вторую классификационную группу составляют электрические машины (прежде всего асинхронные) и трансформаторы. Схема замещения приведена на рисунке 2. Схема отражает индуктивность рассеяния, активное сопротивление и межвитковую емкость первичной обмотки. Параметры ветви намагничивания зависят от частоты (10).

^ _ ^ л/2 Ichkd — cos^ _ ushkd — sin kd_ 2 ^^

kd V chkd + coskd' " kdchkd + cos kd' 2ц

где Bmd/2 — амплитуда индукции на поверхности стального листа.

К третьей классификационной группе отнесены источники вторичного электропитания и преобразователи со звеном постоянного тока. Такие приборы независимо от их мощности и назначения — бытового или промышленного,

оснащены сетевыми фильтрами, которые замещаются простейшим резонансным контуром (рисунок 3).

Разработана методика экспериментального исследования зависимости комплексного входного сопротивления нагрузок от частоты, подтверждающая адекватность разработанных схем замещения. Входные клеммы исследуемой нагрузки подключаются к источнику тестового сигнала. Сигналы, соответствующие тестовому напряжению и току, фиксируются двумя вольтметрами; измеряется разность фаз между напряжением и током (рисунок 4).

Результаты измерений представляются в виде зависимостей (11).

Фк = д{^к)- (11)

Далее выполняется аппроксимация экспериментальных данных. При этом комплексное входное сопротивление рассматривается как функция частоты и искомых параметров схемы замещения в.

гк = гке>ф"; г(ы,в) = г(ы,6)еМ«# (12)

Решение оптимизационной задачи (13) дает параметры схемы замещения, обеспечивающие минимальную ошибку по критерию наименьших квадратов.

'Цик) ~г(шк,в)\2 ^ (ФЫ) - 4>к(ик,ву

Ф(ь>к)

(13)

в — aгgmin 4>(в).

Оптимизация выполнялась симплекс-методом с использованием среды программирования МАТЬАВ. Результаты исследования входного сопротивления на основе разработанных схем замещения для активной нагрузки и асинхронной электрической машины приведены на рисунках 5-6 (соответственно).

Л/ ь1рас ] Ь,-М 1г-М I

ЧИП—о

-с=>

Рисунок 1 - Последовательная ЯЬ-схема Рисунок 2 - Схема замещения электрических

замещения нагрузок о-

машин и трансформаторов

Рисунок 3 - Схема замещения высокочастотных преобразователей

1*0 (у)

Рисунок 4 - Схема исследования входного сопротивления нагрузки

7 6 Б

а4

КЗ 2 1 О

50 40 30

~20 10 О

1 ; " 1 ' ! ! . ; и .......ГТ цг .. : 1

±•¡1.:! -ш "ТШР : ¡11' р н......тщ.........тШ ........гтт(!?-.......гтгЬ' -......;т! П'П 1 : !; 1 Г 1 1 !М

10" 1. кГц

10'

I!!!1!; . ! 1 м 1 ¡■¡¡1Н|! ' ¡¡¡! ! 1

щ I ; | .....

......!- ¡4

.1.1: Ш! МЁ 2м 1 ; : II: -4.....и ! \

10'1

10° ^ кГц

10'

^ кГц

Рисунок 5 - Аппроксимация зависимости входного сопротивления от частоты

о: 2 1 0 80 60 40 * 20 0 -20

I. кГц

10'

1, кГц

.А.. Ч м -'11-и ...........

■ ч ■ 1 I 1 М!Ь ".рТр! 1

-...... г1 1 ! 1 : .

-......Н.....1ТН+ -.......Ч....... -.......т.........¡тгН* : 1 1 : < 1 ;

10'

1 М!Ч 1 ¡И,А ■ " _____ ! ; '1 N1;

I® Мин1 ! Ч|М! 1 : И 1 ¡: ........-1

5 4 5 3 52 1 о

I. кГц

10'

.....¡41! |! ■ ■ 1 1 .. ! -МИ • М ! И

! 1 м ........' П|!11 " ' 1........ 1 М : . ' 1 И ' 11

I 1 ; 1 И ... _. гп ; . -......К И : ' ..............Ц. , 1 1 ; : 1 /

пЫ

101

1. кГц

10'

Рисунок 6 - Аппроксимация зависимости входного сопротивления от частоты

Автором проведено экспериментальное исследование электромагнитных помех в сети. На основе результатов исследования помехи классифицированы на следующие группы:

а) высшие гармоники напряжения промышленной частоты;

б) помехи от импульсных преобразователей, также представляющие собой сумму гармоник;

в) случайные помехи, имеющие практически равномерную спектральную плотность мощности в интересующем диапазоне частот;

г) импульсные помехи, имеющие частоту следования 50 Гц. Принимая во внимание лишь существенные факторы, автором предложено представлять помехи в виде

e(t)=n(t) + d(t), (14)

где n(t) — нормальный белый шум; d(t) — периодический процесс с частотой 50 Гц, имеющий вид коротких по длительности импульсов (рисунок 7), которые предложено аппроксимировать выражениями (15)

u»(t) = Um[ 1 + é~ot(bsh.pt - ch/ft)]; (15)

Ri 1 0 ГГ Г , 1 а а = й + Тс'- b =

1.5 1

0.5

г 0

и -1.5,

Рисунок 7 - Осциллограмма импульсных помех

Автором разработана методика исследования затухания сигнала в канале связи и спектральных характеристик помех в сети с использованием цифрового осциллографирования (рисунок 8). При этом важно обеспечить питание измерительной установки от источника, не имеющего гальванической связи с исследуемой сетью.

Рисунок 8 - Структурная схема измерительной установки для исследования затухания сигнала и уровней помех

Предложено оценку спектральной плотности мощности шума осуществлять с использованием метода Уэлча (16) на основе осциллограммы. лг-1

£1®(ы) =

Е Щьике~*кт-

к=О

1 М

ЛГ-1

Е М2

к=0

Пример периодограммы Уэлча приведен на рисунке 9.

(16)

>=1

1 кГц

Рисунок 9 - Оценка спектральной плотности мощности случайных помех в сети

Для измерения затухания требуется ввести в сеть тестовый гармонический сигнал и обработать принятый сигнал цифровым согласованным фильтром в соответствии со следующим выражением

9 о*«

г = —; п = 1,2, —

8 ^

Увеличение числа отсчетов ЛГ, сигнала обеспечит высокое отношение сигнал/шум.

Автором решена задача измерения входного сопротивления сети. Предложена схема (рисунок 10), в основе работы которой лежит выделение комплексной огибающей тестовых напряжения и тока с помощью дискретного преобразования Гильберта. Исследования показали, что на частоте 10 кГц входное сопротивление меняется в широком диапазоне и преимущественно носит активный характер. При частоте 100 кГц характер сопротивления преимущественно индуктивный, входное сопротивление увеличивается и становится предсказуемым.

Рисунок 10 - Структурная схема измерения входного сопротивления сети

В третьей главе проведен сравнительный анализ сигналов, применяемых для передачи дискретных сообщений по аналоговым каналам связи путем модуляции. Рассмотрены частотная манипуляция, фазовая манипуляция и ее многочисленные модификации. Для каждого вида сигнала рассмотрены структурные схемы оптимальных приемников. Путем численного интегрирования спектральной плотности мощности получены аналитические выражения для расчета диапазона частот, требуемого для передачи сигнала. Систематизированы выражения для вероятности ошибок в канале с нормальным белым шумом.

Сравнительный анализ показал, что частотная манипуляция обеспечит меньшую вероятность ошибок за счет использования более широкой полосы частот и благодаря аппаратурной избыточности.

Автором разработан формализованный критерий, позволяющий отнести исследуемый канал к каналам с ограниченной мощностью или полосой частот. Критерий опирается на диаграммы, построенные в плоскости параметров: отношение энергии бита к спектральной плотности мощности шума Еь/Яв и отношение ширины диапазона частот к битовой скорости IV/Ль. В плоскости параметров выделены области, в которых наиболее эффективным является тот или иной вид сигнала (см. рисунок 11).

На основе разработанного критерия канал высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям отнесен к каналам с ограниченной мощностью, поскольку, как правило, обеспечено Ш > 2, ЬКь- В этой связи

3 <

Рисунок 11 - Диаграммы выбора вида сигнала для когерентного (вверху) и некогерентного приема (внизу)

"1- ■ ! ....._.! .. _ ! ! |

1 " — 8ЧМН - -16ЧМН - I —........-:32ЧМн — - I

.....!. ... 1 ..... ................. I.......... 4ФМн > ! I

'1 1.333 1.5 1.75 2 2.375 3 3.5 4 5

10864-

1.33 1.5

... .. .1

--1

2.5

8ЧМН -

4ФМн

-Г

16ЧМН

-32ЧМН -—

_!_1_1_

6 6.67

рекомендуется к использованию частотная манипуляция. В исключительных случаях, если Ш < 2,5Яь для некогерентного приема и IV < 1,75Щ для когерентного, рекомендовано использование (ЖОМ-манипуляции с квадратурной фазовой манипуляцией ортогональных несущих.

Автором установлена недопустимость применения традиционного подхода к анализу вероятностей ошибок, при котором помехам приписываются свойства нормально распределенного белого шума, вследствие влияния интенсив, ных импульсных помех. Проведено теоретическое исследование работы корреляционного приемника сигнала с частотной манипуляцией в канале с гауссовым белым шумом в присутствии импульсных помех.

При наличии импульсных помех интеграл принятого сигнала представляет собой сумму трех комплексных составляющих Д = 5,- + А7,- + Д, где 5,- соответствует полезному сигналу, Д- — случайным помехам, Д — импульсным помехам (см. векторную диаграмму на рисунке 12).

+/ я.

«q+l

Рисунок 12 — Векторная диаграмма для реакции корреляционного приемника на случайный шум в присутствии импульсных помех Интеграл суммы шумовых составляющих равен Е{ = А?, + Д . Длина вектора подчинена закону распределения Релея-Райса.

Закон распределения Ri был найден в ходе анализа (17). Он представляет собой распределение длины вектора, образованного суммой векторов, один из которых {Si) имеет нормально распределенные координаты со средними Sa, Ssi и дисперсию а2, а другой (Д) — детерминированную длину Д, но случайную фазу.

2 ir _

ш-^ЦБ&Ъ^* (17)

в(р) =

Подстановка законов распределения в известное выражение (18)

+2° м

Pei = 1 ~ P{N2 < Ru ■ ■ ■, NM < Ri) = / /Й1(г) J] fiv» ^ (18)ë

jL t=2

дает вероятность ошибки при гауссовом шуме в присутствии импульсных помех. м ( м \

^ = £ 1 - / /* (о п*^ р» (19)

1=1 V - т }

где Р{ — вероятность появления ¡-го символа.

В случае когерентного приема величина О подчинена арккосинусоидаль-ному закону. Это приводит к следующим выражениям для законов распределения и вероятности ошибок.

Т л _

(г-5)21

Т +оо

2сг2

к=2

(20)

11 .г - Dk cos(<£0fc + икт) + Di cos(ipoi + ш^т)

2 + 2 erf-Жа-

drdr.

Для вычислений вероятности ошибок по формулам (19-20) предложен алгоритм численного интегрирования в среде МАТЬАВ с использованием метода адаптивной квадратуры Гаусса-Кронрода.

В соответствии с полученными новыми выражениями для вероятностей ошибок с учетом воздействия импульсных помех построено семейство зависимостей (рисунок 13). Выявлено существенное влияние импульсных помех, предоставлена возможность прогнозирования вероятности ошибок.

4 6 8 10 12 14 16 4 6 8 10 12 14 16

Отношение сигнал/шум (EB/N0). дБ Отношение сигнал/шум (EB/N0), дБ

Рисунок 13 - Зависимости вероятности ошибок от отношения сигнал/шум в присутствии импульсных помех: для когерентного приема (слева) и некогерентного приема (справа)

В четвертой главе разработаны и теоретически обоснованы практические рекомендации по реализации приемника с учетом возможностей современной микропроцессорной техники. Рассматривается цифровая реализация

корреляционного приемника ортогональных сигналов (21)

N,-1 JV.-1

Rci = гк cosицкТ8\ Rsi = smuj,kTs, i = 1... M, (21)

k=0 k=0 где iVs —число дискретных отсчетов в пределах длительности символа; к = 0,1... Ns — 1 ■— порядковый номер отсчета; Ts — период квантования; i — номер символа и соответствующего ему канала корреляционного приемника; u>i — круговая частота, соответствующая i-му символу.

Данный алгоритм отвечает возможностям современных цифровых процессоров обработки сигналов.

Автором отмечается возможность сокращения ресурсов процессора путем выбора частоты квантования f„ на основе обобщенной теоремы Котельни-кова для узкополосных сигналов (22)

-TT" ^ /» ^ -' гп= 1,2,...; /, > 2W, (22)

т + 1 т

где W — интервал частот, занимаемый сигналом.

В соответствии с выражением (22) с учетом значений W, применимых к рассматриваемому каналу связи, получены диаграммы для выбора частоты квантования (рисунок 14). Частота квантования должна выбираться из заштрихованных областей.

Автором исследовано влияние квантования при аналого-цифровом преобразовании на отношение сигнал/шум. Показано, что применение традиционной линеаризованной модели АЦП (рисунок 15, а), в которой шуму квантования приписываются свойства равномерно распределенного белого шума невозможно, поскольку при малом уровне сигнала наблюдается высокая корреляция между сигналом и шумом квантования.

Разработана смешанная модель АЦП (рисунок 15, б), в которой полезный сигнал обрабатывается идеальным непрерывно-дискретным преобразователем, а аддитивный шум — нелинейным аналого-цифровым преобразователем. Получен закон распределения и числовые характеристики квантованного по уровню

0 2 4 6 8 \Л/, кГц \Л1, кГц VI/, кГц

Рисунок 14 - Диаграммы выбора частоты квантования с применением субдискретизации

а)

б)

Рисунок 15 - Модели аналого-цифровых преобразователей и их связь с корреляционным приемником: а) линеаризованная; 6) смешанная

нормального случайного процесса. Среднее значение (23) и среднеквадратиче-ское отклонение (24) относительно веса младшего значащего разряда АЦП:

2 ¿4 V )

где учтены числовые характеристики непрерывного сигнала на входе АЦП тп и <гп, а также вес младшего значащего разряда АЦП д:

т'п — ~~ = 0... 0,5; < = ^>1. (25)

Я Я

Предложено использовать усредненное СКО по области т'п = 0... 0,5

1/2

о>М = (26)

В ходе исследования выражений (23-26) выявлена возможность использования нормального закона распределения для описания интеграла квантованного случайного процесса в определенном диапазоне СКО входного непрерывного сигнала. Этот диапазон задается относительно веса младшего значащего разряда аналого-цифрового преобразователя

д = (3---4К. (27)

Установлено, что в данных границах эффекты квантования не препятствуют решению задачи и могут быть учтены через эквивалентное увеличение спектральной плотности мощности шума

_ (аХ)* _ а^ Можв--7-Т ~~ 1-г/2 — /1 /2 - /1

Получена диаграмма (рисунок 16), позволяющая, исходя из ширины полосы частот Д/ и спектральной плотности шума Л^, определить СКО шума на входе АЦП, затем для заданного шага квантования, определяемого величиной опорного напряжения иоп и разрядностью q, найти эквивалентное увеличение спектральной плотности мощности с учетом квантования.

Разработан алгоритм цифрового символьного синхронизатора на основе запаздывающего и опережающего стробирования. Предложена длительность опережения, равная половине длительности символа. Новизна состоит в использовании простой формулы для вычисления показателя качества синхронизации в реальном времени (29). Высокая помехоустойчивость достигается путем вычисления показателя качества по нескольким символам.

гтах = а^тах {^¿т„+ + Я,т„,-}, 1=1 ...м

(2 = 3 (29)

Преимущество разработанного автором алгоритма состоит в получении монотонной зависимости показателя качества от временной задержки (рисунок 17). Пределы изменения не зависят от уровня сигнала.

Предложен адаптивный алгоритм выбора символьной скорости, не требующий перестройки сетки частот, используемых для манипуляции. Для оценки отношения сигнал/шум в реальном времени рекомендовано выражение (30).

-105 -100 -95 -90 -85 "0 5 10

N0, ДБ/Гц Ng, дБ/Гц

Рисунок 16-Диаграмма для определения эквивалентной спектральной плотности мощности шума с учетом эффектов квантования

= 1 \п=1 / / (30ч

П=1 4 ' П=1 4 '

В случаях, нетребовательных к скорости передачи (до 500...600 бит/с), предложено выбирать длительность символа, равной половине периода промышленной сети. Это позволит выровнять условия приема символов и свести к минимуму влияние импульсных помех. Кроме того, позволит использовать сетевую частоту для символьной синхронизации, предельно упростив алгоритм синхронизации и повысив точность.

Даны практические рекомендации по построению фильтрующих устройств; сформулированы требования к усилителю в составе канала приемника и разрядности АЦП для выполнения условия (27).

Разработаны подробные методические указания для расчета параметров сигнала на основе сформулированных требований к системе передачи данных и известных свойств канала связи.

Практическая значимость результатов работы подтверждена внедрением электромодема для передачи данных между электроподстанцией и пультом станции приемосдаточных испытаний асинхронных двигателей. Канал связи используется для передачи команд дистанционного управления приводом индукционного регулятора и диагностической информации. Применению высокочастотной связи благоприятствует неразветвленность линии и индуктивный характер нагрузки.

Рисунок 17-Зависимость показателя качества синхронизации от временной задержхи: без усреднения (слева), с усреднением в присутствии помех (справа)

В заключении приведены основные результаты работы.

1. Выполненное автором моделирование электрических распределительных сетей в качестве среды распространения высокочастотного сигнала, проведенное на основе теории цепей с распределенными параметрами, показывает, что наибольшее затухание и режим, близкий к режиму стоячих волн, может быть получен при емкостном характере нагрузки.

2. В результате классификации и исследования нагрузок автором разработаны их схемы замещения, которые выявили, что емкостным входным сопротивлением характеризуются импульсные источники питания и преобразователи со звеном постоянного тока независимо от их мощности и назначения — бытового или промышленного. Это обстоятельство затрудняет применение высокочастотной связи по электрическим сетям в бытовых и офисных зданиях между точками общего присоединения. В то же время позволяет рекомендовать данный вид связи для передачи сигналов по траектории от трансформаторной подстанции до распределительных щитов. При необходимости канал может быть сформирован с помощью частотных заградителей.

3. Выявлены существенные вариации характеристик канала высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям, что делает важным этап экспериментального исследования конкретного канала. Автором разработана группа методик экспериментального исследования характеристик канала высокочастотной связи.

4. В ходе экспериментального исследования помех выявлены специфические помехи, имеющие вид коротких по длительности импульсов с частотой следования, соответствующей частоте промышленной сети.

5. Проведенный сравнительный анализ характеристик видов сигналов цифровой связи позволил сформулировать критерий выбора вида сигнала. В соответствии с данным критерием, как правило, должна применяться многопозиционная частотная манипуляция.

6. Автором разработано математическое обеспечение, позволяющее рассчитать вероятность ошибок в канале связи с гауссовым белым шумом в присутствии периодических импульсных помех, а также в условиях случайных помех со сложными спектральными характеристиками.

7. Разработана нелинейная модель аналого-цифрового преобразователя, позволяющая провести анализ влияния эффектов квантования на работу корреляционного приемника. Установлены границы среднеквадратического отклонения сигнала, при котором эффекты квантования не препятствуют решению задачи и могут быть учтены через эквивалентное увеличение спектральной плотности мощности шума.

8. Разработан ряд практических рекомендаций и методических указаний, представляющих интерес при реализации аппаратного и программного обеспечения каналообразующей аппаратуры.

Следует заключить, что область применения канала высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям, прежде всего, ограничивается задачами автоматического управления и измерений, связанными с передачей небольших объемов информации на расстояние до нескольких сотен метров. Высокую достоверность можно гарантировать при скорости передачи данных в пределах 500-9600 бит/с. Установлено, что применение рассматриваемого канала экономически оправдано и технически целесообразно для решения ряда задач управления и передачи небольших объемов измерительной и контрольно-диагностической информации.

В приложениях приведены листинги М-программ, использованных для расчетов вероятности ошибок; электрические схемы устройства присоединения с необходимыми расчетами; акт внедрения.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Новиков В. К., Кочуров О. М., Вопросы использования линий электропитания для передачи цифровой информации II Материалы н.-т. конференции ФИПМ «Математические методы, информационные технологии и физический эксперимент в науке и производстве». —Владимир: ВлГУ, 2003. — С. 95-96.

2. Новиков В. К., Кочуров О. М., Применение цифровых фильтров в системе передачи сигналов по электрическим распределительным сетям / Проектирование и технология электронных средств. — № 2, 2005. — С. 38-40.

3. Грибакин В. С., Кочуров О. М., Селективный вольтметр для диагностики и контроля заземляющих устройств / Проектирование и технология электронных средств. — № 1, 2003. — С. 59-63.

4. Грибакин В. С., Кочуров О. М., Точность метода вольтметра-амперметра при наличии в каналах напряжения и тока селективных устройств / Проектирование и технология электронных средств. — № 2,2004. — С. 72-74.

5. Новиков В. К., Кочуров О. М., Анализ эффектов конечной разрядности в цифровых рекурсивных фильтрах // Материалы 6-ой международной н.-т. конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации». — Владимир, 2005. — С. 238-239.

6. Кочуров О. М., Новиков В. К., Цифровой фазовый детектор на основе дискретного преобразования Гильберта // «Достижения ученых XXI века: 3-я международная научно-практическая конф. — Тамбов, 2007. — С. 124-126.

7. Галкин А. А., Кочуров О. М., О спектральной плотности мощности сигнала с частотной манипуляцией // «Качество науки — качество жизни»: 3-я международная научно-практическая конф. — Тамбов, 2007. — С. 116-120.

8. Галкин А. А., Кочуров О. М. Анализ вероятности ошибок в канале с угловой манипуляцией при сложных спектральных характеристиках помех // «Качество науки — качество жизни»: 3-я международная научно-практическая конференция. — Тамбов, 2007. — С. 120-123.

9. Кочуров О. М., Анализ вероятности ошибок в канале связи при воздействии детерминированных помех И Труды Владимирского государственного университета, Выпуск 1, Информационно-телекоммуникационные технологии и электроника, — Владимир: ВлГУ, 2006. — С. 30-33.

Подписано в печать 23.10.09 Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1,39. Тираж 100 экз. Заказ У- £¿>03 е. Издательство Владимирского государственного университета. 600000, Владимир, ул. Горького, 87.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Кочуров, Олег Михайлович

Введение.

Глава 1. Вопросы использования линий электропередач для высокочастотной связи.

1.1 Высокочастотная связь по линиям электропередачи.

1.2 Моделирование распределительных сетей, как среды распространения высокочастотных сигналов.

1.3 Помехи в линиях электропередачи.

1.4 Нормативные документы по вопросам электромагнитной совместимости.

1.5 Существующие электромодемы для передачи сигналов по электрическим распределительным сетям.

Выводы.

Глава 2. Исследование условий распространения высокочастотного сигнала по электрическим распределительным сетям.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Волновые свойства проводов и кабелей: Первичные параметры.

2.3 Анализ электрических распределительных сетей, как длинных линий.

2.4 Разработка схем замещения элементов электрической сети.

2.5 Исследование характеристик электромагнитных помех и их источников

2.6 Разработка методик экспериментального исследования элементов электрических распределительных сетей.

Выводы.

Глава 3. Сравнительный анализ эффективности применения сигналов цифровой связи для передачи данных по электрическим распределительным сетям.

3.1 Постановка задачи.

3.2 Основные определения и обозначения.

3.3 Сигналы цифровой связи и их характеристики.

3.4 Спектральные характеристики сигналов цифровой связи.

3.5 Методы расширения спектра.

3.6 Оптимальные приемники сигналов цифровой связи.

3.7 Анализ работы оптимальных демодуляторов в условиях случайных и импульсных помех.

3.8 Вероятности ошибок в присутствии нормального белого шума.

3.9 Разработка обоснований выбора вида манипуляции.

3.10 Анализ работы оптимальных приемников сигнала с многопозиционной частотной манипуляцией в условиях импульсных помех

Выводы.

Глава 4. Разработка эффективной программной и схемотехнической реализации электромодема.

4.1 Постановка задачи.

4.2 Цифровая реализация обнаружения и демодуляции.

4.3 Анализ влияния шума квантования на условия приема сигнала.

4.4 Разработка алгоритма символьной синхронизации на основе запаздывающего и опережающего стробирования.

4.5 Разработка адаптивного алгоритма-выбора символьной скорости.

4.6 Квантование на основе обобщенной теоремы Котельникова.150°

4.7 Оптимизация длительности символа для эффективного подавления импульсных помех.

4.8 Обобщенная структура приемника с цифровым демодулятором и разработка рекомендаций к ее элементам.

4.9 Разработка методических указаний по расчету параметров сигнала.

4.10 Использование разработанных методик для реализации канала управления индукционным регулятором1.

Выводы.

Введение 2009 год, диссертация по радиотехнике и связи, Кочуров, Олег Михайлович

В последние десятилетия в связи с развитием автоматических систем управления и информационно-измерительных систем, построенных с использованием микропроцессорной техники, повсеместно возрастает потребность в средствах телекоммуникаций как в глобальном, так и в локальном масштабах. Системы управления и мониторинга в промышленности, на транспорте, в медицине, энергетике становятся все более интеллектуальными и распределенными. Одновременно значительное распространение получают средства бытовой автоматики, системы охранной и иной сигнализации, которые также нуждаются в развитой инфраструктуре средств связи. При этом важную роль играет экономический фактор: средства информационного обмена должны быть дешевыми и повсеместно доступными [1].

Ориентация на конкретный класс приложений выдвигает различные требования к скорости и дальности передачи данных. Одной из актуальных задач является организация передачи данных на короткие расстояния — в пределах здания' или нескольких зданий, расположенных на сравнительно небольшой территории.

Традиционным решением в данном случае являются проводные каналы связи. В бытовых, коммерческих и промышленных системах передачи информации нашли широкое распространение проводные каналы связи, на базе которых реализованы интерфейсы Ethernet, RS-232, RS-485, USB и многие другие. Такие каналы характеризуются высокой скоростью передачи данных (до десятков Мбит/с) и дальностью передачи (до нескольких километров).

В настоящее время промышленностью выпускается широкий круг радиопередающих приборов, действующих на расстоянии от одного до нескольких сотен метров и даже десятков километров, отличающихся скоростью передачи данных, мощностью передатчика, рабочим диапазоном частот, конструктивным исполнением. Появление приемопередающих устройств, выполненных в виде одной интегральной или гибридной микросхемы, не требующих настройки, и предполагающих подключение минимального количества внешних элементов, позволяет максимально упростить конструирование радиомодемов. Подобные устройства выпускаются фирмами Infineon Technologies AG, Gran-Jansen AS, Xemics, RF Monolithics Inc., Microchip, Maxim, Telecontrolli и др [2].

Недостаток проводной связи очевиден: требуется проведение дорогостоящих работ по прокладке кабеля, которые существенно осложняются при необходимости организации канала связи между несколькими зданиями. Вместе с тем, высокая пропускная способность проводных каналов связи нередко оказывается избыточной.

В случаях, когда не требуется высокая пропускная способность канала связи, можно заменить проводную сеть радиоканалом. Радиосвязь широко распространена в компьютерной технике. Так, например, интерфейс Bluetooth и Wi-Fi, применяющиеся для связи компонентов персонального компьютера, чаще всего расположенных в пределах одной комнаты.

В технических приложениях наиболее популярны устройства, работающие на частоте 433 МГц с мощностью передатчика 10 мВт. Такие устройства могут свободно использоваться, так как не требуют регистрации и получения разрешения для эксплуатации.

Радиус действия* маломощных радиопередатчиков сравнительно мал. В условиях промышленного здания радиосигнал проходит через стены, железобетонные конструкции, станки и оборудование. Поэтому потери мощности сигнала весьма существенны. Так при прохождении' сигнала через три перекрытия современного железобетонного здания потери сигнала могут превышать 24 дБ. Кроме того, после каждого препятствия уровень сигнала начинает спадать с расстоянием гораздо быстрее. Точную количественную характеристику затуханию дать сложно. В литературе можно найти лишь рекомендации для приближенного расчета распространения радиоволн, сформулированные на основе документов ITU-R и собственных исследований [3].

В технических описаниях маломощных радиопередатчиков (10 мВт), приводятся^ противоречивые сведения о радиусе действия. Как правило, он составляет от 250 до 1000 м на открытом пространстве и от 50 до 150 м в помещении.

По данным, приведенным в литературе [3], можно заключить, что радиоканал, организованный в условиях промышленных зданий и сооружений с многочисленными железобетонными и металлическими конструкциями, характеризуется большими потерями мощности сигнала.

Могут быть приведены многочисленные примеры распределенных систем управления и измерений, в которых объемы передачи информации не превышают десятков-сотен байт в секунду. К ним относятся контрольно измерительные приборы, в том числе поддерживающие стандарт SCPI, часто на физическом уровне реализуемый посредством низкоскоростных интерфейсов, таких как RS-232.

В последнее время многие зарубежные фирмы обратили внимание на возможность использования существующей инфраструктуры низковольтных распределительных электрических сетей (380/220 В), как канала передачи данных на высокой частоте [4].

Среди известных производителей электромодемов для высокочасто-ной связи по линиям электропередач такие фирмы, как Capelon, SmooCom, К & Р Energiemanagement, Archnet Technology, Data Link Group. Фирмы Intellon, ITRAN Communications, Philips Semiconductors, Ангстрем производят специализированные интегральные микросхемы для электромодемов.

К преимуществам данного канала связи следует отнести широкую распространенность электрических сетей, их механическую прочность, отсутствие необходимости проведения дорогостоящих работ, связанных с созданием траншей и колодцев; пробивкой? стен и прокладкой кабелей, а также возможность формирования^ симметричных каналов связи стимулируют повышенный интерес к электрическим сетям, как среде передачи данных.

Высокочастотная связь по линиям* электропередачи на протяжении многих лет является основным средством связи в энергетике [5]. Использование линий электропередачи для связи началось почти одновременно с появлением самих ЛЭП. В Советском Союзе первый канал высокочастотной телефонной связи был осуществлен на линии 110 кВ в 1922 г. В 1935 г. начался выпуск первой отечественной аппаратуры высокочастотной связи типа ДПК. С 1940 г. каналы высокочастотной связи стали использовать не только для телефонной связи, но и для высокочастотной защиты линий электропередачи.

Однако, примеры использования высокочастотной связи по низковольтным распределительным линиям в жилых, коммерческих или промышленных зданиях для самого широкого круга задач от бытовой автоматики до передачи измерительной и управляющей информации в промышленности крайне малочисленны.

Это обусловлено определенными трудностями в использовании силовых линий для передачи информации и недостаточным уровнем исследования низковольтных распределительных электрических сетей, как канала распространения высокочастотного сигнала, и электромагнитных помех, присутствующих в них, в интересующем частотном диапазоне.

Передача сигналов по электрическим сетям относится к проводным средствам связи. Это дает возможность организовать связь только там, где это необходимо, сформировать канал распространения сигнала при помощи высокочастотных заградителей, предотвращающих распространение высокочастотного сигнала в нежелательном направлении.

Возможность формирования канала может оказаться особенно удобной в тех случаях, когда схема информационных связей между отдельными объектами совпадает со схемой электрической сети. Например, при использовании высокочастотного канала для сбора данных по учету электроэнергии или контролю качества электроэнергии.

Могут быть приведены многочисленные примеры распределенных систем управления и измерений, в которых объемы передачи информации составляют от единиц до десятков байт в секунду. В таких системах канал по электрическим сетям может составить,альтернативу традиционным проводным средствам связи и радиоканалу в ряде задач промышленной автоматики. Вместе с тем позволит организовать связь в пределах одного или нескольких зданий, не требуя- проведения работ по прокладки дополнительных кабелей связи.

Как будет показано ниже, вопросы высокочастотной связи по низковольтным электрическим распределительным сетям в нашей стране недостаточно проработаны. В этой связи тема диссертации «Разработка и исследование программно-аппаратных средств для передачи цифровых сигналов по электрическим распределительным сетям» представляется современной и имеющей практическое значение.

Цель работы

Задачи исследования

В связи с поставленной целью задачами исследования являются:

4. Исследование процесса приема сигнала в условиях помех; характерных для электрических распределительных сетей.

Научная новизна

Научная новизна работы заключается в следующем:

2. Проведена классификация нагрузок и разработаны их схемы замещения, отражающие влияние нагрузок на условия распространения высокочастотного сигнала. Отличительной особенностью схем замещеншг является сложный характер зависимости их параметров от частоты, учитывающий вихревые токи в массивных ферромагнитных телах.

Практическая значимость

Практическая значимость работы состоит в следующем:

3. Сформулирован формальный критерий выбора вида модулированного сигнала на основе требований к скорости передачи' информации, доступной полосе частот и характеристикам канала.

Внедрение результатов

Результаты работы внедрены при проектировании станции приемосдаточных испытаний по заказу ОАО «ВИПТИЭМ» г. Владимир. Высокочастотная связь использована для организации канала дистанционного управления приводом индукционного регулятора и получения диагностической информации о его выходном напряжении.

Основные положения, выносимые на защиту

Основные положения, выносимые на защиту.

5. Рекомендации по выбору вида модулированного сигнала с. учетом характеристик канала высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям.

7. Алгоритм символьной синхронизации на основе метода опережающего и запаздывающего стробирования.

Публикации по теме

Основные результаты опубликованы в следующих работах.

1. Новиков В. К., Кочуров О. М., Вопросы использования линий электропитания для передачи цифровой информации // Материалы н.-т. конференции ФИПМ «Математические методы, информационные технологии и физический эксперимент в науке и производстве». — Владимир: ВлГУ, 2003. —С. 95-96.

3. Грибакин В. С., Кочуров О. М., Селективный вольтметр для диаг-. ностики и контроля заземляющих устройств / Проектирование и технология электронных средств. — № 1, 2003. — С. 59-63.

7. Галкин А1. А., Кочуров О. М:, © спектральной плотности мощности сигнала с частотной'манипуляцией // «Качество науки — качество жизни»: 3-я международная-научно-практическая конф. — Тамбов, 2007. — С. 116-120.

9. Кочуров О. М., Анализ вероятности ошибок в канале связи при воздействии детерминированных помех // Труды Владимирского государственного университета, Выпуск 1, Информационно-телекоммуникационные технологии и электроника, — Владимир: ВлГУ, 2006. — С. 30-33.

Заключение диссертация на тему "Разработка и исследование программно-аппаратных средств для передачи цифровых сигналов по электрическим распределительным сетям"

Выводы

1. Цифровая реализация корреляционного приемника сводится к нерекурсивной фильтрации (4.1.3) и может быть реализована с применением широкого круга современных цифровых процессоров или однокристальных ЭВМ обработки сигналов.

2. В-разделе 4.3 проведен анализ влияния эффектов квантования, на условия работы цифрового1 корреляционного приемника. Анализ опирается на смешенную модель квантования, в которой полезный сигнал обрабатывается идеальным непрерывно-дискретным преобразователем, а аддитивный шум — нелинейным аналого-цифровым преобразователем. При этом были найдены закон распределения и числовые характеристики квантованного по уровню нормального случайного процесса, а также их зависимости от шага квантования.

Установлено, что при шаге квантования q = (2 . 5)<тп результат квантования практически также подчинен нормальному закону распределения. Его среднеквадратическое отклонение а'г определяется выражениями (4.3.4, 4.3.5, в).

Результаты анализа представлены в форме эквивалентного увеличения спектральной плотности мощности шума с учетом эффектов квантования.

3. Разработан алгоритм цифрового символьного синхронизатора на основе запаздывающего и опережающего стробирования. Новизна состоит в использовании простой формулы для вычисления показателя качества синхронизации (4.4.1) в реальном времени. Высокая помехоустойчивость достигается путем вычисления показателя качества по нескольким символам.

4. Сформулированы следующие рекомендации по реализации канало-образующей аппаратуры. а) С целью экономии ресурсов вычислительного устройства предлагается квантование сигнала выполнять на основе обобщенной теоремы Котель-никова для узкополосных сигналов (раздел 4.6). б) На основе результатов, полученных в разделе 4.3? установлено, что общий коэффициент передачи канала приемника должен обеспечить уровень сигнала на входе АЦП так, чтобы его ограниченная чувствительность не вызывала существенного увеличения спектральной плотности мощности шума. Выбор коэффициента передачи производится, опираясь на диаграмму 4.6. СКО сигнала на входе АЦП, равное, по крайней мере, единицам милливольт, потребует коэффициента усиления в пределах 10. Это даст эквивалентное увеличение спектральной плотности мощности менее 1 дБ/Гц.

В этой связи задача автоматической подстройки чувствительности после фильтрации не стоит, поскольку без доказательств ясно, что эффект насыщения АЦП или предшествующих звеньев, даст фактически сигнал в форме прямоугольной волны, что обеспечит очень высокое отношение сигнал/шум после демодуляции. Обнаружение сигнала высокой амплитуды, и прямоугольной формы будет выполняться абсолютно безошибочно. в) Рекомендована оптимальная длительность символа для эффективного подавления импульсных помех, равная половине периода промышленной сети. г) Указана возможность адаптивного выбора символьной скорости, что позволит добиться требуемого отношения сигнал/шум или высокой скорости передачи.

5. В разделе 4.9 даны методические указания по расчету и выбору параметров модулированного сигнала.

6. В разделе 4.10 проведено техническое обоснование целесообразности применения высокочастотной связи по электрической сети 380-660 В для передачи простых команд коммутационной аппаратуре и небольших объемов измерительной информации в составе станции приемо-сдаточных испытаний асинхронных двигателей.

Заключение

Обзор литературы по вопросам высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям показал, что интерес к данному виду связи сохраняется, несмотря на интенсивное развитие доступных средств радиосвязи, ориентированных на различные приложения. Причина состоит в том, что данный вид связи сочетает преимущества проводных каналов, не требуя свободных радиочастот и позволяя сформировать пути распространения сигнала, с отсутствием необходимости прокладки дополнительных кабелей связи. Выявлено недостаточно полное освещение вопросов высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям низкого напряжения в промышленных, офисных и бытовых зданиях.

Во второй главе показано, что наиболее точное описание низковольтных электрических распределительных сетей выполняется с использованием теории цепей с распределенными параметрами. В разделе 2.2 разработаны исчерпывающие указания по расчету первичных волновых параметров проводов и кабелей с учетом поверхностного эффекта и эффекта близости. Принимая во внимание возможности современной вычислительной* техники, рекомендовано отступить от традиционного применения таблично заданных функций. Вместо этого предложены удобные аналитические выражения. При этом исправлены неоднозначности и ошибки, встречающиеся в справочной литературе, как следствие стремления авторов упростить расчеты.

Установлено, что определяющее влияние на условия распространения высокочастотного сигнала оказывают не столько волновые свойства проводов и кабелей, сколько свойства нагрузок — потребителей электрической энергии. В разделе 2.3 проведена классификация нагрузок, в зависимости от характера их входного сопротивления высокочастотному сигналу и его зависимости от частоты. Решена задача эквивалентирования нагрузок, принадлежащих к каждой классификационной группе с точки зрения влияния на распространение высокочастотного сигнала. Новизной предложенных схем замещения является возможность их применения в широком диапазоне частот от единиц до сотен килогерц. Это достигается введением сложных зависимостей резистивных и индуктивных параметров схем замещения от частоты. Разработаны три основные схемы замещения. а) Последовательно-параллельная КЬ-схема предназначена для моделирования нагрузок, входное сопротивление которых имеет преимущественно активных характер. Данная схема замещения отражает процессы увеличения сопротивления и уменьшения индуктивности вследствие электрического поверхностного эффекта в проводниках и магнитного поверхностного эффекта в сплошных ферромагнитных телах. б) Цепочечная КЬС-схема замещения служит моделью электрических машин и трансформаторов, питающихся напряжением промышленной частоты. Модель учитывает электрический поверхностный эффект в проводниках обмоток, магнитный поверхностный эффект в тонких стальных листах, их влияние на активные потери и коэффициент связи обмоток, а также межвит-ковую емкость. Показано, что электрическая машина может проявлять емкостную реакцию на частотах выше 100 кГц, поскольку преобладать начинает проводимость, обусловленная межвитковой емкостью. в) Последовательно-параллельная схема замещения представляет собой простой резонансный контур и эквивалентирует множество источников-вторичного электропитания со звеном постоянного тока на входе. В данной модели не приняты во внимание зависимости сопротивления и индуктивности от частоты, поскольку входная проводимость носит преимущественно емкостной характер, а емкость, как известно, практически не зависит о частоты.

Предложенные схемы замещения не отражают процессов преобразования энергии напряжения промышленной частоты, поэтому могут использоваться лишь в диапазоне частот, представляющим интерес для задач связи.

Возможность практического применения разработанных моделей подтверждена результатами экспериментального исследования.

Проведенное теоретическое исследование процессов распространения высокочастотных сигналов по электрическим распределительных сетям показало, что емкостные нагрузки оказывают наибольшее влияние, поскольку приводят к появлению резонансов в линии и режимов, близких к режиму стоячих волн. Следует отметить большое разнообразие таких нагрузок и их чрезвычайно широкое распространение в электрических сетях бытовых и офисных зданиях.

В рамках проведенного экспериментального исследования характера электромагнитных помех в электрических распределительных сетях выявлено несколько их видов (раздел 2.5). а) Высшие гармоники промышленной частоты проявляются в диапазоне низких частот, не представляющем интереса с точки зрения высокочастотной связи. б) Флуктуационные помехи, носящие случайный характер, могут быть представлены случайным процессом с некоторой спектральной плотностью мощности. В сравнительно узком диапазоне частот, применяемом для-задач связи, чаще всего уровень спектральной плотности мощности меняется незначительно. в) Импульсные помехи с частотой следования промышленной сети, вызывающие интенсивный колебательный процесс на выходе фильтра приемника, оказывая существенное мешающее влияние на условия приема сигнала. г) Узкополосные помехи, спектральные свойства которых близки к гармоническому сигналу. Данный вид помех в частотной области может быть, представлен линейчатым спектром подобно высшим гармоникам промышленной сети. Однако частота первой гармоники относится к сверхзвуковому диапазону. Соответственно, спектральные линии гармоник таких помех удалены настолько, что в сравнительно узкий частотный диапазон, занимаемый сигналом, попадает лишь одна из них, чаще всего характеризующаяся незначительной мощностью.

В соответствии с результатами проведенного экспериментального исследования предложено представлять помехи в сети в виде суммы случайного процесса с некоторой спектральной плотностью мощности и коротких импульсов с частотой следования, равной частоте промышленной сети.

Разработана группа методик экспериментального исследования-таких характеристик, как затухания высокочастотного сигнала, входного сопротивления сети, входного сопротивления нагрузок, спектральных характеристик случайных помех (раздел 2.6). Все методики ориентированы на применении цифрового осциллографирования и дальнейшей цифровой обработки достаточно длительной последовательности дискретных отсчетов. Отличительной особенностью разработанных методик является преодоление основной трудности— неизбежности проведения измерений в присутствии напряжения промышленной частоты. При этом для отстройки от помех применяются методы цифровой фильтрации, дискретного преобразования Фурье и дискретного преобразования Гильберта.

Третья глава посвящена рассмотрению видов модулированных сигналов, применяемых в современной технике цифровой связи. Проведен сравнительный анализ их спектральных свойств, помехоустойчивости системы связи, построенной на их основе, а также аппаратных и программных затрат для приема сигнала.

На основе проведенного сравнительного анализа сформулированы формальные критерии, по которым канал высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям отнесен к каналам с ограниченной мощностью, поскольку пропускная способность канала, прежде всего, ограничена отношением сигнал/шум, в отличие от каналов с ограниченной полосой частот. В этой связи для организации связи по рассматриваемому каналу рекомендовано применение многопозиционной частотной манипуляции. Использование фазовой манипуляции и методов расширения спектра на ее основе, в большинстве случаев оказывается нецелесообразным. В дальнейшем- рассматривается только многопозиционная частотная манипуляция, ортогональные сигналы, когерентные и некогерентные методы их приема.

Проведен теоретический анализ, позволяющий прогнозировать работу оптимального корреляционного приемника в условиях случайных помех со сложными спектральными характеристиками. Введено понятие эквивалентного белого шума.

Проведено теоретическое исследование помехоустойчивости корреляционного приемника в условиях гауссового белого шума и интенсивных импульсных помех, характерных для рассматриваемого канала связи. Были получены выражения для вероятностей ошибок в канале связи с гауссовым белым шумом в присутствии периодических импульсных помех. Предложен алгоритм численного интегрирования в бесконечных пределах с помощью новых методов, реализованных в среде программирования' МАТЪАВ. Результаты исследования представлены в виде формул для вычисления вероятности ошибок, программ вычислений по этим формулам и графиков.

В четвертой главе разработаны и теоретически обоснованы практические рекомендации по реализации приемника с учетом современного уровня развития цифровой и микропроцессорной техники.

В разделе 4.3 разработана нелинейная модель аналого-цифрового преобразователя, в которой полезный сигнал обрабатывается идеальным непрерывно-дискретным преобразователем, а аддитивный шум — нелинейным звеном. При этом были найдены закон распределения и числовые характеристики квантованного по уровню нормального случайного процесса, а также их зависимости от веса младшего значащего разряда АЦП.

Установлены границы среднеквадратического отклонения сигнала, при котором результат квантования практически подчинен нормальному закону распределения. В указанных границах эффекты квантования не препятствуют решению задачи и могут быть учтены через эквивалентное увеличение спектральной плотности мощности шума.

В разделах 4.4-4.9 разработан рад рекомендаций, представляющих практический интерес при реализации каналообразующей аппаратуры. а) Предложен алгоритм символьной синхронизации на основе метода запаздывающего и опережающего стробирования, новизна которого состоит в использовании простой формулы для оценки качества синхронизации в реальном времени. б) Предложен адаптивный алгоритм выбора символьной скорости, не требующий перестройки сетки частот, используемых для манипуляции. в) Указана,целесообразность квантования с применением приема субдискретизации на основе обобщенной теоремы Котельникова, что дает существенную экономию ресурсов вычислительного устройства. г) Рекомендован выбор длительности символа, равной половине периода сетевой частоты, что позволит минимизировать влияние импульсных помех, а также достичь высокой точности символьной синхронизации. д) На основе обобщенной структуры приемника и результатов исследования эффектов округления, даны рекомендации по построению усилительных, фильтрующих устройств, а также выбору разрядности аналого-цифрового преобразователя. е) Разработаны методические указания для расчета параметров сигнала на основе сформулированных требований системе передачи данных и известных свойств канала связи.

Следует заключить, что область применения канала по электрическим распределительным сетям ограничивается задачами автоматического управления, связанными с передачей небольших объемов информации на расстояния до нескольких сотен метров. Пропускная способность рассматриваемого канала связи, при которой в большинстве случаев можно гарантировать высокую достоверность, находится в пределах 600-9600 бит/с. Как аналоговая, так и цифровая обработка сигнала в установленном ГОСТ диапазоне частот 95-148,5 кГц не представляет трудности с использованием современной элементной базы. Это позволяет утверждать, что применение канала высокочастотной связи по электрическим распределительным сетям вполне экономически оправдано и технически целесообразно для решения ряда задач автоматики. Одним из примеров удачного применения рассматриваемого вида связи служит канал, соединяющий электроподстанцию с пультом станции приемосдаточных испытаний асинхронных машин.

Библиография Кочуров, Олег Михайлович, диссертация по теме Системы, сети и устройства телекоммуникаций

1. Ракович Н. Н., Беспроводная передача данных / Радио, №10, 2002

2. Заборовский В., Подгурский Ю., Передача данных по линиям электропитания / Радио, №3, 2001.

3. Троицкий В. Н., Шур А. А, Особенности распространения радиоволн УВЧ и СВЧ диапазонов внутри зданий / Электросвязь, №8, 1998.

4. Подгурский Ю., Заборовский В., Технологии и компоненты передачи данных по линиям электропитания / Сети, №10, 1999.

5. Ишкин В. X., Микуцкий Г. В., Шкарин Ю. П., Высокочастотная связь по ВЛ в электроэнергетике / Электричество, №8, 1992.

6. Сирота И. М., Прохождение сигналов телеуправления по электрическим распределительным сетям / Электричество, №11, 1973.

7. Микуцкий Г. В., Скитальцев В. С., Высокочастотная связь по линиям электропередачи. — М.: Энергия, 1977. — 440 с.

8. Буденков Г. В:, Малышев А. И., Автоматика, телемеханика и передача данных в энергосистемах. — М.: Энергоатмиздат, 1988. — 336.

9. Смирнов В. Б., Ильин А. А. Передача сигналов по распределительным электрическим сетям (основы теории и расчета). — Киев: Гостехиздат УССР, 1963. —423 с:

10. Микуцкий Г. В. Каналы высокочастотной связи для релейной защиты и автоматики. — М.: Энергия, 1977. — 312 с.

11. Справочник по проектированию систем передачи информации в энергетике. Под ред. В. X. Ишкина. —2-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1991.— 264 с.

12. Пономарев А. М., Анализ параметров передачи сигналов тональной частоты по электрическим сетям / Электричество, №4, 1975.

13. Попов И. Н., Соотношения и закономерности при передаче сигналов тональной частоты по электрическим распределительным сетям / Электричество, №11, 1973.

14. Ефремов В. Е. Передача информации по распределительным сетям 635 кВ. — М: Энергия, 1971. — 160 с.

15. Кутузов С. И., Широков Н. Г., Параметры асинхронного двигателя как источника высших гармоник / Электричество, №1, 1988.

16. Белоус Б. П., Ефремов В. Е., Средства связи в электрических сетях — М.: Энергия, 1968. —232 с.

17. Яцышин В. И., Баталина Т. В., Обобщенные спектры гармонических помех в электрических сетях / Электричество, №10, 1987.

18. Быховский Я. Л., Основы теории высокочастотной связи по линиям электропередачи — M.-JL: Госэнергоиздат, 1963. — 184 с.

19. Костенко М. В., Перельман Л. С., Шкарин Ю. П., Волновые процессы и электрические помехи в многопроводных линиях высокого напряжения; — Л.: Энергия, 1973. — 272 с.

20. Буль Б. К. и др., Основы теории электрических аппаратов. Учебное пособие для вузов: Под ред;Буткевича В; Г.— М.: Высшая школа, 1970; — 700 с.

21. Семенов А. Н. и др., Измерение параметров процессов при замыкании и размыкании коммутационных аппаратов / Электричество, №5, 1981.

22. Жежеленко М. В., Шиманский О. Б., Электромагнитные помехи в системах электроснабжения промышленных предприятий: — К.: Высшая школа, 1986; — 119 с.

23. Буга Н. Н., Конторович В. Я. и др., Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. Учебное пособие для вузов. — М.: Радио и связь, 1993: —240 с.

24. Певницкий В. П., Полозок Ю. В., Статистические характеристики индустриальных радиопомех. — М.: Радио и связь, 1988. — 248 с.

25. Электромагнитная совместимость и непреднамеренные помехи, вып. 1-3. Сост. Д. Уайт. — М.: Сов. радио, 1997-1999.

26. Петровский В; И., Седельников Ю: Е., Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. — М.: Радио и связь, 1986. — 216 е.

27. Сеньков В. И. Высокочастотные помехи, создаваемые импульсными стабилизаторами напряжения. В кнл Электронная техника в автоматике: Сб. статей, вып. 13. — М.: Радио и связь, 1982. — 304 с.

28. Хабигер Э., Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике. —М.: Энергоатомиздат, 1995. — 305 с.

29. Жежеленко И! В., Высшие гармоники в системах электроснабжения промпредприятий. —2-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 160 с.

30. Тудоровский Я. Л. О качестве электрической энергии в распределительных сетях городов / Электричество, №5,1981.

31. Векслер Г. С., Недочетов В. С. и др., Подавление электромагнитных помех в цепях электропитания. — К.: Техника, 1990. — 167 с.

32. Глазенко Т. А., Прогнозирование высокочастотных помех, создаваемых транзисторными широтно-импульсными преобразователями.

33. Быков Ю. М., Василенко В. С., Помехи в системах с вентильными преобразователями— М.: Энергоатомиздат, 1986. — 152 с.

34. Зелинская М. В., Недочетов В. С., Исследование помех, создаваемых источниками питания. В кн. Акустика и ультразвуковая техника. Республиканский межведомственный научно технический сборник. Выпуск 16. —К.:. Техника, 1981.

35. Зелинская М. В., Коваленко А. А. и др., Расчет кондуктивных помех импульсных источников электропитания. В кн. Акустика и ультразвуковая техника. Республиканский межведомственный научно технический сборник. Выпуск 16. — К.: Техника, 1981.

36. ГОСТ 13109-97 Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения; общего назначения.—М.: Издательство стандартов, 1997;

37. ГОСТ Р 51317.3.8-99 Совместимость технических средств электромагнитная. Передача сигналов по низковольтным; электрическим сетям; Уровни сигналов, полосы частот и нормы электромагнитных помех, М.: Издательство стандартов, 2000.

38. ГОСТ 30372-95 Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения. — М.: Издательство стандартов, 2001.

39. ГОСТ Р 51317.6.4-99 Совместимость технических средств электромагнитная. Помехоэмиссия от технических средств, применяемых в; промышленных зонах. Нормы и методы испытаний.—М.: Издательство стандартов, 2000.

40. Демирчян К. С., Нейман Л. Р. и др., Теоретические основы электротехники, т. 2. — СПб.: Питер, 2003. — 377 с.

41. Каганов 3. Г., Электрические цепи с распределенными параметрами и цепные схемы. М.: Энергоатомиздат, 1990 — 248 с.

42. Гроднев И. И., Верник С. М., Линии связи. — М.: Радио и связь, 1988.

43. Гроднев И. И., Шварцман В. О., Теория направляющих систем связи. М.: Связь, 1978.

44. Бейтман Г., Эрдейн М., Высшие трансцендентные функции. — М.: Наука, 1974. —295 с.

45. Демирчян К. С., Нейман Л. Р. и др., Теоретические основы электротехники, т. 3. — СПб.: Питер, 2003. — 576 с.

46. Говорков В. А. Электрические и магнитные поля. — М.: Энергия, 1968. —488 с.

47. Гроднев И. И., Кабели связи, изд. 2-е перераб. и доп.— М.: Энергия, 1976. —272 с.

48. Гумеля А. Н., Шварцман В. О., Электрически характеристики кабельных и воздушных линий связи. — М.: Связь, 1966. — 208 с.50: Евланов С. Н., Основьитехники проводной связи. — М.: Связь, 1968.— 408 с.

49. Инженерно-технический справочник по электросвязи. Кабельные и воздушные линии связи. М.: Связь, 1966. — 671 с.

50. Полехин С. И., Теория связи по проводам; изд. 3-е, испр. и доп. — М.: Связь, 1969. —376 с.

51. Электротехнический справочник, т. 1. Под ред. Герасимова. — М.: Изд-во МЭИ, 2003 — 440 с.

52. Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Корицкого. — М.: Энергоатомиздат, 1986.

53. Теоретические основы электротехники, т. 1, под ред. Ионкина П. А. М.: Высшая школа, 1976. — 544 с.

54. Йржи Л., Штафль М., Вихревые токи. — М.-Л.: Энергия, 1964. — 208 с.

55. Г. Корн, Т. Корн, Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука, 1970. — 720 с.

56. Калантаров П. Л., Цейтлин Л. А. Расчет индуктивностей: Справочная книга. — Л.: Энергоатомиздат, 1986. — 488 с.

57. Абрамович М., Липман Д. и др., Справочник по специальным функциям с формулами графиками и математическими таблицами. — М.: Наука, 1979 —830 с.

58. Демирчян К. С., Нейман Л. Р. и др., Теоретические основы электротехники, т. 1. — СПб.: Питер, 2003. — 463 с.

59. Кулик Ю. А., Электрические машины.—М.: Высшая школа, 1966.— 328 с.

60. Лэнди Р., Дэвис Д., Албрехт А., Справочник радиоинженера. — Л.: Гос-энергоиздат, 1961.— 704 с.

61. Русин Ю. С., Чепарухин А. М., Проектирование индуктивных элементов приборов. — Л.: Машиностроение, 1981. — 172 с.

62. Ариллага Дж., Гармоники в электрических системах.—М.: Энерго-атомиздат, 1990. — 320 с.

63. Куско А., Качество энергии в электрических сетях. — М.: ДОДЭКА-XXI, 2008. —336 с.

64. Кочуров О. М., Новиков В. К., Цифровой фазовый детектор на основе дискретного преобразования Гильберта // «Достижения ученых XXI века: 3-я международная научно-практическая конференция. — Тамбов: «Тамбовпринт», 2007.

65. Нефедов В. И:, Хахин В. И., Метрология и электрорадиоизмереншгв;телекоммуникационных системах: Учебник для вузов. — М.: Высш. шк., 2001. —383 е.

66. Кушнир Ф. В., Савенко В. Г., Верник С. М., Измерения в технике связи. — М.: Связь, 1970. — 544 с.

67. Харкевич А. А., Спектры и анализ. Изд. 4-е. —М.: Издательство ЛКИ, 2007. — 240 с.

68. Сергеев А. Г., Крохин В. В., Метрология. — М.: Логос, 2001. — 408 с.

69. Льюнг Л., Идентификация систем. Теория для пользователя. —М.: Наука, 1991. —432 с.

70. Титце и У., Шенк К., Полупроводниковая схемотехника, Т. 2. — М.: До-дэка-ХХГ, 2008. — 942 с.

71. Марпл С. Л., Цифровой спектральный анализ и его приложения. — М.: Мир, 1990. — 547 с.

72. Рабинер Л., Гоулд Б., Теория и применение цифровой обработки сигналов. — М.: Мир, 1978. — 848 с.

73. Левин Б. Р., Теоретические основы статистической радиотехники. Кн. первая, изд. 2-е. —М.: Сов. радио., 1974. — 552 с.

74. Гоноровский И. С., Радиотехнические цепи и сигналы, изд. 5-е. — М.: Дрофа, 2006. — 719 с.

75. Макаров С. Б., Цикин И. А., Передача дискретных сообщений по радиоканалам с ограниченной полосой пропускания.—М.: Радио и связь, 1988. —304 с.

76. Спилкер Дж., Цифровая спутниковая связь. — М.: Связь, 1979. — 592 с.

77. Стейн С., Джонс Дж., Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений. — М.: Связь, 1971. — 376 с.

78. Ван Трис Г., Теория обнаружения, оценок и модуляции, т. 2. — М.: Сов. радио, 1975. — 344 с.

79. Харисов В. Н., Минь Н. Д., Спектральные плотности радиосигналов, ма-нипулированных бинарными случайными последовательностями / Изв. Вузов СССР — Радиоэлектроника, №4, 1981, с. 92-95.

80. Харисов В. Н., Минь Н. Д., Корреляционная функция и спектральная плотность дискретных частотно-манипулированных радиосигналов с непрерывной фазой / Радиотехника и электроника, №1, 1983, с: 74-81.

81. Тихонов В: И., Статистическая радиотехника.—М.: Радио и связь, 1982. —624 с.

82. Proakis J. G., Digital Communications, 4th ed., New York, McGraw-Hill, 2001.

83. Галкин А. А., Кочуров О. M., Новиков В. К., О спектральной плотности мощности сигнала с частотной манипуляцией // «Качество науки — качество жизни»: 3-я международная научно-практическая конференция. — Тамбов: ОАО «Тамбовполитграфиздат», 2007.

84. Былянски П., Ингрем Д., Цифровые системы передачи. — М.: Связь, 1980. —360 с.

85. Скляр Б., Цифровая связь, изд. 2-е. — М.: Вильяме, 2003. — 1104 с.

86. Першин В. Т., Основы современной радиоэлектроники. — Ростов на Дону: Феникс, 2009. — 541 с.

87. Бесекерский В. А., Попов Е. П., Теория систем автоматического управления. — изд. 4-е. СПб.: Изд-во «Профессия», 2003. — 752 с.

88. Финк JI. М., Теория передачи дискретных сообщений, изд. 2-е.—М.: Сов. радио, 1970. — 728 с.

89. Френке JL, Теория сигналов. — М.: Сов. радио, 1970. — 728 с.

90. Витерби Э. Д., Принципы когерентной связи. — М.: Сов. радио, 1970. — 392 с.

91. Lindsey W. С., Simon M. К., Telecommunication Systems Engineering, New York, Dover Publications, Inc, 1991.

92. Вентцель Е. С., Теория вероятностей: учеб. для вузов. — 7-е изд. — М.: Высш. шк., 2001. — 575 с.

93. Выгодский М. Я., Справочник по высшей математике. — М.: ООО «Изд-во ACT», ООО «Изд-во Астрель», 2005. — 991 с.

94. Солонина А. И. и др, Основы цифровой обработки сигналов: Курс лекций. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 768 с.

95. Сергиенко А. Б., Цифровая обработка сигналов: Учеб. для вузов — СПб.: Питер, 2006. —751 с.

96. Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов.—М.: Техносфера, 2009. — 856 с.

97. Аналого-цифровое преобразование, под. ред. Кестера У.—М.: Техносфера, 2007. —1016 с.

98. Ю1.Лайонс Р., Цифровая обработка сигналов. — М.: «Бином-Пресс», 2006. — 656 с.

99. Джонсон Д., Джонсон Дж., МурГ., Справочник по активным фильтрам.— М.: Энергоатомиздат, 1983 — 128 с.

Похожие работы

Радиотехника и связь
05.12.00