автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Алгоритмы обработки сигналов в каналах с бимодальными коррелированными помехами

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

УДК 626. 393. 521. 37: 521. 391

?Т-Б ОД

и П : • ДАЛАБАЕВ СЕНБАЙ

АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В КАНАЛАХ С БИМОДАЛЬНЫМИ К О рРЕЛИР ОВАННККИ ПОМЕХАМИ

Специальность 05.12.17 - Радиотехнические и телевизионные системы и устройства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации ка соискание ученой степени кандидата технических каук

Минск 1997

Работа выполнена на кафедре радиотехнических устройств Беле русского государственного университета информатики и радиоэлектрс

НИКИ.

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Чердынцев В. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук.

профессор Марков Л.Н., кандидат технических наук, доцент Карпупжин З.М.

Оппонирующая организация: НИИ средств автоматизации. г.Минск.

Защита состоится 12 июня 1997г. в 14°0 на заседании Совета по защите диссертаций Д 02.15.02 в Белорусском государственном универ ситете информатики и радиоэлектроники по адресу: 220027, г.Минск, ул. П.Бровки.6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусског государственного университета информатики и радиоэлектроники.

Автореферат разослан лр2 '• О ¡Г _1997г.

Ученый секретарь Совета по защите диссертаций, кандидат технических наук, доцент ^ ' С.Б.Саломатин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В последние годы усилия разработчиков радиотехнических устройств и систем направлены на решение проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС). Это связано с постоянным ростом числа РЭС, их территориальной концентрацией. повышением мощности источников и расширением спектра излучаемых сигналов. В 'условиях действия сторонних РЭС радиоприемные устройства подвергаются воздействию интенсивных непреднамеренных помех, что приводит к нарушению нормального функционирования приемной аппаратуры. В связи с этим защита РЭС от помех представляет одну из важных задач теории и техники радиоприема.

Развитие техники широкополосных радиосистем, использующих шу-моподобные сигналы (ШПС) потребовало решения проблем, связанных с подавлением интенсивных полосовых помех в трактах приема ШПС. Полоса пропускания широкополосного тракта оказывается, как правило, значительно шире полосы спектра помехи, представляющей сигнал от стороннего излучателя. Наиболее вероятной помехой для приемника ШПС является .частотно-модулированный сигнал, смешанный с узкополосным гауссовским шумом. Такая помеха существенно отличается от гауссовс-кого процесса, плотность распределения вероятности мгновенных значений является бимодальной. Отсутствие конструктивных способов полного статистического описания полосовых бимодальных помех не позволяет использовать хорошо изученные методики синтеза оптимальных устройств обнаружения, различения и оценки параметров сигналов.

В связи с указанным разработка адекватных моделей бимодальных полосовых помех с полным статистическим описанием и на этой основе оптимальных алгоритмов обработки сигналов представляет актуальную проблему, решение которой позволит повысить помехоустойчивость радиотехнических систем, эффективность их функционирования.

Актуальность темы подтверждается также связью диссертационной работы с научными исследованиями, проводимыми на кафедре радиотехнических устройств БГУИР в течение 1993-1996Г.г. по госбюджетным НИР.

Цель работы - структурный синтез и анализ помехоустойчивости оптимальных устройств обработки сигналов в каналах с аддитивными и мультипликативными негауссовскими помехами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Разработать модели аддитивных полосовых бимодальных помех, допускающих полное описание функционал"® ПРВ.

2. Разработать оптимальные и квазиоптимальные алгоритмы обнаружения. различения и оценки параметров детерминированных сигналов и сигналов со случайной начальной фазой для каналов с интенсивными бимодальными полосовыми помехами.

3. Определить структуру и помехоустойчивость квазиоптимальных устройств обработки шумоподобных фазоманипулированных сигналов для негауссовских каналов с замираниями.

4. Исследовать характеристики амплитудно-частотных подавителей бимодальных полосовых помех и их влияние на качество приема шумоподобных сигналов.

Научная новизна полученных результатов. Впервые предложены модели полосовых негауссовских (бимодальных) помех, представляемых . функционалами ПРВ. На этой основе получены алгоритмы оптимального обнаружения, различения и оценки параметров сигналов.

В отличие от структур, известных для белого гауссовского шума, оптимальный приемник включает безынерционный нелинейный преобразователь и обеляющий фильтр, которые обеспечивают повышение помехоустойчивости приема сигналов на фоне интенсивных полосовых бимодальных помех/

Развита методика и синтезированы структурные схемы квазикогерентного и некогерентного приема шумоподобных фазоманипулированных сигналов для негауссовских каналов с замираниями и показана возможность существенного повышения помехоустойчивости систем ШПС за счет амплитудно-частотного подавления негауссовских помех.

Практическая значимость работы заключается в предложенных алгоритмах и устройствах обработки шумоподобных сигналов с подавителями помех, которые могут быть использованы при построении радиолиний с повышенными помехоустойчивостью и скрытностью. Методики синтеза оптимальных приемных устройств могут быть рекомендованы для включения в соответствующие дисциплины учебных планов вузов радиотехнического профиля.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель аддитивной полосовой помехи, описываемая негауссовским функционалом ПРВ и позволяющая формировать поме-ховый процесс с заданными корреляционной функцией и одномерной бимодальной ПРВ.

2. Алгоритмы построения и помехоустойчивость устройств различения И оценки параметров детерминированных сигналов и сигналов со случайной н;<'Ильной фазой для каналов приема с аддитивными полосовыми бимодальными помехами.

3. Структурные схемы и характеристики устройств квазикогерентного и некогерентного приема шумоподобных ФМ сигналов для негауссовских каналов С рэлеевскими и обобщенными рэлеевскими замираниями

4. Структурные схемы и характеристики эффективности амплитудно-частотных адаптивных подавителей интенсивных бимодальных помех, обеспечивающие повышение запаса помехоустойчивости широкополосных систем с ШПС.

Личный вклад автора в работы, опубликованные с соавторстве, заключается в разработке модели бимодальной помехи, методики синтеза и алгоритмов различения сигналов, следящего некогерентного оценивания частоты и фазы ШПС, некогерентных устройств синхронизации ШПС для каналов с замираниями, в предложенных адаптивных устройствах амплитудно-частотного подавления и оценки эффективности.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы были использованы при проектировании и создании макета приемопередающего устройства для широкополосной системы связи. Предложенные методики синтез? и конкретные примеры использованы в учебном процессе БГУИР по' специальности "Радиотехника":

„ Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международной конференции "100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники" (Москва, 1995), 3-й международной конференции "Распознавание образов и обработка информации" (Минск, 1995). международной конференции "Современные средства связи" (Нарочь, 1995), НТК "Современные проблемы радиотехники, электроники и связи" (Минск, 1995).

Публикации.. Материалы диссертации изложены в 9 печатных работах, включая 4 раздела в учебном пособии, тезисы докладов на международных конференциях (4). статью.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения. четырех глав, заключения, списка.использованных источников. Общий объем работы составляет 126 страниц, в том числе 43 рисунка на 33 страницах и список использованных источников, включающих 71 наименование на 6 страницах, приложение.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Pq введении содержится оценка современного состояния методов структурного синтеза и анализа помехоустойчивости алгоритмов и устройств обработки сигналов для каналовснегауссовскими помехами. Определены основные задачи, решение которых позволит повысить качество функционирования устройств приема шумоподобных сигналов в условиях действия интенсивных бимодальных полосовых помех.

В первой главе рассматриваются модели аддитивных и мультипликативных негауссовских помех, характерных для широкополосных радиолиний.

Аддитивные помехи с полосовым спектром могут быть представлены марковскими процессами, процессами, порождаемыми гауссовским шумом, узкополосными (квазигармоническими) колебаниями, процессами, описываемыми функционалами плотности распределения вероятности (ПРВ).

Наиболее адекватными реальным помехам являются модели в виде узкополосных процессов, описываемых- нелинейными стохастическими дифференциальными уравнениями (СДУ). Однако, для прикладных задач порядок уравнений не должен превышать второй, поскольку сложность модели существенно разрастает с ростом порядка. Марковские модели, описываемые СДУ второго порядка, представляют процессы с заданной одномерной ПРВ мгновенных значений и с осциллирующей корреляционной функцией.

Предлагается модель бимодальной помехи с одномерной ПРВ вида 1

W, (у) = С ехр [ - — (у - aslgn у)2 ]. (1)

2бг

где б2 - дисперсия случайной компоненты, а - значение моды, sign у - знаковая функция, С - нормировочный коэффициент.

Аналитически заданная ПРВ (1) при соответствующем выборе параметров' достаточно точно описывает ПРВ типичной радиопомехи в виде суммы ЧМ-сигнала и узкополосного гауссовского шума.

Модели помех в виде процессов, порождаемых гауссовским шумом, оказываются относительно сложными с точки зрения описания корреляционных характеристик. Кроме того, последовательное соединение в формирователе помехи линейного фильтра и нелинейного преобразователя не обеспечивает взаимнонезависимого воздействия на ПРВ и на корре-

ляционную функцию формируемого процесса.

Наиболее полным описанием помех являются функционалы ПРВ. Предлагаются модели в виде негауссовских процессов, описываемых "квазигауссовскими" функционалами. Они позволяют формировать независимо друг от друга ПРВ мгновенных значений и корреляционную функцию помехи.

Функционал ПРВ негауссовского процесса имеет вид

( 1 т т ^

«[у(Ш- П ехр <--/ Г(У!)«! /.ГЧЧ.ЦЖу,)«,} . (2)

12о о )

где обозначена В~Ч.) - обратная функция, связанная с корреляционной функцией В (Ц, Ц) = <Г(у,)Г(у2 > > интегральным уравнением 00

/ в-Ч^.и в [I. <11 - б (цл,). - (3)

- 00

Для помехи с бимодальной ПРВ нелинейная функция

НУ) У- - а з1®п у . (4)

Предложеннде представление негауссовского функционала ПРВ в экспоненциальной форме обладает всеми достоинствами, которые присущи известным функционалам гауссовских процессов: Кроме того, с помощью предлагаемых моделей допустимо, описание помех с достаточно широким классом спектров (корреляционных функций).

Дано обобщенное представление функционалов для марковского процесса второго порядка, допускающего независимое формирование ПРВ мгновенных значений и спектра помехи.

Модели мультипликативных помех, отражающих замирания сигнала в канале связи, предлагается представить в виде марковских процессов с экспоненциальной корреляционной функцией и рэлеевской или обобщенной рэлеевской ПРВ.

Предложенные модели аддитивных полосовых бимодальных помех, описываемых функционалами ПРВ. а также марковские модели мультипликативных .помех кладутся в основу синтеза оптимальных алгоритмов обработки сигналов.

Вторая глава посвящена алгоритмам и устройствам обнаружения, различения сигналов и оценки их параметров в каналах с бимодальными

полосовыми помехами.

На основе функционалов ПРВ бимодальных коррелированных помех получены выражения для функционалов правдоподобия и функционалов отношения правдоподобия, что позволило получить конкретные алгоритмы оптимального обнаружения и различения детерминированных сигналов и сигналов, содержащих случайную начальную фазу. Основная особенность алгоритмов состоит в последовательных операциях над входной смесью сигнала и помехи: нелинейном безынерционном преобразовании (БНП), операци "выбеливания" преобразованной смеси в обеляющем фильтре (ОФ) и, наконец, корреляционной обработки (согласованной фильтрации).

В случае интенсивной помехи алгоритм различения двух детерминированных сигналов представляется в виде

т в'=1 т

; г ir(t)] Kj (t)dt ^ j г tr(t) кг(t)dt. (5)

о в'=0 о

где Z(y) - характеристика БНП; сигналы (t) и сигнальные функции K4(t) 1 = 1.2. определяются решениями интегральных уравнений т

st (t) = ; B(t. t, ) Ki(t,)dt. i = i.2 (6)

о

Безынерционное преобразование интенсивной бимодальной помехи в соответствии с (4) приводит к ее нормализации. Преобразование нормализованной полосовой помехи в обеляющем фильтре обеспечивает ее декорреляцию. За счет указанных операций удается увеличить отношение сигнал/помеха на выходе устройств обработки сигналов по сравнению с входным в /1агМчг" Раз- ГДе /*а2 и i^2 - коэффициенты амплитудного и частотного подавления помехи.

Для помехи, спектр которой определяется функцией Баттерворта первого порядка)получено выражение для коэффициента частотного подавления

w„ -w0 2 Aw3 2 ^г . i + (-j + (-) (7)

Awn Awn

здесь 'va . w„ - средние частоты спектров сигнала и помехи; Aws эффективная полоса спектра сигнала, Aw„- полоса спектра помехи. Ко-

эффициент амплитудного подавления помехи определяется в общем случае произведением средней мощности помехи на информацию Фишера, соответствующую заданной одномерной ПРВ. Для бимодальной помехи при а » б справедливо соотношение

= 1 + аг / бг <8)

Определены алгоритмы и структурные схемы устройств оценки параметров сигналов, принимаемых на фоне полосовых бимодальных помех. В отличие от известных алгоритмов оценивания для белого гауссовско-го шума в рассмотренных случаях требуются предварительные операции безынерционного нелинейного преобразования и "выбеливания" принимаемой смеси. Приведены структурные схемы устройств оценки для когерентных и некогерентных сигналов.

Получены общие выражения, позволяющие вычислить дисперсии ошибок оценки параметров сигналов. В частном случае дисперсия ошибки оценки параметра вычисляется по формуле

б*х - [ -М.*/Ц® Чо Л.(0) )-». (9)

где - отношение сигнал/помеха для белого гауссовского шума, р"уз(0) - значение второй производной автокорреляционной функции сигнала, преобразованного в обеляющем фильтре. ■ Выигрыш в точности оценивания, получаемый за счет амплитудно-частотного подавления помехи. определяется произведением ДагДче.

Полученные алгоритмы и выражения для дисперсий ошибок оценивания параметров имеют достаточно общий характер и применимы к широкому классу сигналов и помех.

В третьей главе проводится структурный синтез и анализ помехоустойчивости устройств обработки шумоподобных фазоманипулированных сигналов для каналов с аддитивными и мультипликативными негауссовс-кими помехами.

На основе методики оценки и фильтрации параметров слабого сигнала. действующего на фоне негауссовских аддитивных и мультипликативных помех, получены уравнения и определена структура квазиоптимального приемника 11ШС, включающего каналы подстройки частоты и задержи! сигнала, а также канал оценки мультипликативной помехи.

Квазикогерентный приемник ШПС для негауссовских каналов с за-

мираниями строится по принципу взаимосвязанных колец фазовой автоподстройки частоты и схемы слежения за задержкой, уровень входных сигналов в которых изменяется в соответствии с' текущей оценкой мультипликативной помехи. На входе приемника осуществляется подавление аддитивной помехи о помощью безынерционного нелинейного преобразователя и обеляющего фильтра.

В стационарном режиме уравнения фильтрации для случая широкополосной аддитивной помехи и рзлеевской мультипликативной помехи представляются в виде (ОФ не учитывается)

dX'(t)

-- X* (t)+62ekiZ[r(t)]b' (t) tg(t-X'+AX)-

dt

- еи-Х'-ДШсозСцЛ+Ф* (t)l:

dip* (t)

--б екгг[г(и]Ь' (иви-Х'Иииш^+ф' (t)]; (10)

dt •

db* (t) Nb

b' (t) -— у b*e (t) + —+б„гк32[г(1)Jb* (t)

dt 4

git-X^costUotV (t)].

Здесь X'(t) - оценка задержки псевдослучайной последовательности g(t-X)', манипулирующей фазу несущего колебания ШПС. ¿.-коэффициент. характеризующий полосу спектра. Фаза 4>(t) принята вине-ровским процессом. Коэффициенты к,. кг, к3 в уравнениях (10) полностью определяются параметрами' исходных СДУ. В уравнении для оценки мультипликативной помехи b*(t) коэффициент К определяет, полосу спектра, а Н, - спектральную плотность формирующего шума.

Определены дисперсии оценок фазы и задержки ШПС для квазикогерентного приема с учетом замираний. За счет подавления аддитивных помех точность оценивания параметров увеличивается примерно в р^2* раз; где и коэффициенты амплитудного и частотного подавления помехи. Обобщенные рэлеевские замирания при оптимальной обработке практически не сказываются на точности воспроизведенных параметров ШПС.

. Осуществлен., структурный синтез квазиоптимальных некогерентных приемников ШПС для негауссовских каналов с замираниями. Показана возможность построения тракта приема на основе автоподстройки частоты гетеродина и последующей обработки ШПС на промежуточной частоте. Автоматическая регулировка уровня входного сигнала, обусловленная замираниями, осуществляется некогерентным нелинейным устройством оценивания мультипликативной помехи. Подавление аддитивной помехи обеспечивается с помощью БНП и ОФ, включаемых на вход приемника.

Без учета ОФ (широкополосная аддитивая помеха) уравнения фильтрации для оценки задержки Х'Ш, частоты Ь) ШПС и мультипликативной помехи Ь'Ш имеют вид: г

К, [

\'(Ь) - -(| Ь* ^ШтНв^-Х'+Тз/г^хрГ-.НЫо+Л*)«!!;!-

г-д

- I

Ь* Ш2[г(Ш§(1-Х,-т3/2)еХрГ-,}(ш()+я:)Ш1|}; (11)

Ь-А

к.

г

9.'(Ы = -(|

Р

ЛЯ.

Ь* (1;)г[г(Ш8(1;-Х,)ехр[-;Н<«1, + Л'+-—

2

1;-Д

АЯ

I Ь* аШг^ШИПехрС-Лч+Л*--ПШ |);

2

ь-л

ь

г и„ г --(—исэь"| гсгт^а-хчехрык+л*)«!).

Р+2 у 4

<;-Д

Этой системе уравнений может быть поставлена в соответствие структурная схема некогерентного следящего приемника ШПС. Первое уравнение описывает схему слежения за задержкой (ССЗ). работающую по высокочастотному сигналу. В дискриминатор ССЗ включены детекторы огибающей, реализующей операцию модуля. Уравнение для оценки Л* определяет схему частотой автоподстройки, дискриминатор которой представляет два канала, расстроенных относительно друг друга на Ай. Узкополосные управляемые фильтры подстраиваются в соответствии с оценкой&*(t).

Принимаемая смесь r(t) после преобразования в БНП перемножается в функцию b*(t), формирующуюся в устройстве, которое работает согласно третьему уравнению системы.

Время памяти фильтров Л выбирается из условия Д < гКЛ, где гкх - время корреляции соответствующего параметра.

С точки зрения реализации целесообразно осуществлять подстройку частоты генератора, а не подстройку узкополосных фильтров. Поэтому кольцо ЧАП можно построить на основе подстройки гетеродина и последующую обработку осуществлять на промежуточной частоте после смесителя.

Четвертая глава посвящена вопросам реализации и характеристикам устройств обработки ШПС в каналах с бимодальными помехами.

Приведены результаты исследования адаптивных амплитудно-частотных подавителей (АЧП) помех для условий изменяющихся моды ПРВ и средней частоты спектра полосовой помехи.

На основании оптимальных алгоритмов предложены адаптивные устройства АЧП полосовых бимодальных помех, отличающихся от известных наличием канала частотной автоподстройки режекторного фильтра, либо управляемого гетеродина и смесителя.

Оценена эффективность амплитудно-частотного подавителя, определяемая отношением входного и выходного отношений сигнал/помеха, или произведением коэффициентов амплитудного и частотного подавлений. Установлено влияние. расстройки частоты помехи относительно средней частоты сигнала,, а также соотношения полос спектра сигнала и помехи на эффективность АЧП. Показано, что с уменьшением полосы спектра помехи эффективность режекторного фильтра существенно растет. Для широкополосной помехи за счет амплитудного подавления ЧМ-помехи эффективность составляет- 8 дБ.

-и -

Предложено техническое решение АЧЛ в виде динамического подавителя. включающего компаратор помехи, перемножители и фильтр высоких частот. С точки зрения реализации такой АЧЛ менее чувствителен к фазочастотным рассогласованиям каналов.

Предложены устройства подавления с нормировкой уровня выходного сигнала, основанные на использовании после БНП полосового фильтра и ограничителя, а также двухканальной схемы с ограничителями и сумматорами. Такие устройства обеспечивают инвариантность выходного отношения сигнал/помеха, что существенно в системах с большим динамическим диапазоном уровней сигнала и помех.

Показана возможность реализации некогерентного приемника ФМ ШПС с частотной модуляцией несущей на основе построения двух идентичных каналов с ограничением: простого корреляционно-фильтрового и дифференциального корреляционно-фильтрового. За счет перемножения выходных сигналов этих каналов обеспечивается операция асинхронного детектирования и. соответственно, некогерентность обработки в схеме слежения за задержкой. Прямой канал, дополненный частотным детектором, позволяет выделить полезные сообщения из ЧМ сигнала. Благодаря АЧХ обеспечивается увеличение запаса помехоустойчивости приема ШПС.

Экспериментальные исследования АЧП показали качественное и количественное совпадение характеристик подавителя с расчетными данными. Установлено, что рассогласование фазовых характеристик в каналах АЧП приводит к появлению недокомпенсированных остатков помехи. При появлении расстройки между средними частотами спектров помехи и сигнала возникают комбинационные составляющие помеха-сигнал за счет нелинейности БНП, которые попадают в полосу основного тракта и снижают выходное отношение сигнал/помеха.

В Ы В О" Д Ы

1. Предложены модели аддитивных полосовых помех, адекватные реальным зашумленным частотно-модулированным сигналам, попадающим в основной канал приема от сторонних радиосредств. Сконструирован функционал плотности распределения вероятности, описывающий помеху' с заданным энергетическим спектром и одномерной бимодальной ПРВ.

2. Осуществлен синтез оптимальных алгоритмов обнаружения, раз- -личения и оценки параметров детерминированных сигналов со случайной начальной фазой для каналов с аддитивными полосовыми бимодальными

помехами. Показано, что в общем случае квазиоптимальный приёмник слабых сигналов состоит из последовательно соединенных устройств: безынерционного нелинейного преобразователя, осуществляющего нормализацию интенсивной полосовой бимодальной помехи, обеляющего фильтра, который декоррелирует нормализованную полосовую помеху, и, наконец, приемника, оптимального для белого гаусоовского шума.

3. Получены соотношения, определяющие качественные показатели обнаружения, различения и оценки параметров слабых сигналов. Показано, что отношение сигнал/помеха на выходе цепи БНП-ОФ увеличивается в число раз, пропорциональное коэффициентам амплитудного и частотного подавления помехи. Установлены аналитические зависимости коэффициента амплитудно-частотного подавления от относительных величин моды и полосы спектра помехи.

4. Осуществлен структурный синтез и анализ помехоустойчивости квазикогерентных и некогерентных устройств синхронизации по частоте и задержке шумоподобных ФМ сигналов для каналов с аддитивными бимодальными полосовыми помехами, с рэлеевскими и обобщенными рэлеевс-кими замираниями сигнала. Помимо подавителя помехи на входе синтезированных устройств включаются регуляторы уровня входного сигнала, функционирующие в соответствии с текущими сценками мультипликативных помех. За счет оценивания мультипликативной помехи повышается точность воспроизведения информативных параметров сигнала.

5. Предложены структурные схемы для реализации адаптивных билинейных амплитудно-частотных подавителей интенсивных полосовых помех. построенные о принципу оценивания моды ПРВ и средней частоты спектра помехи. Показана возможность реализации адаптивного АЧП на основе переключения входного сигнала компарированной помехой и подавления постоянной составляющей динамической АЧП. Для адаптации по частоте помехи предложено использовать преобразователь частоты с управляемым гетеродином и неперестраиваемый режекторный фильтр. Дополнительное включение ограничителей в АЧП обеспечивает нормировку уровня сигнала и инвариантность отношения сигнал/помеха к изменениям уровней помехи и сигнала.

6. Дана количественная оценка эффективности АЧП. Показано, что за счет амплитудно-частотного подавления полосовых помех типа смеси шума и ЧМ сигнала выходное отношение сигнал/помеха АЧП увеличивается по сравнению с входным более чем на 12 дБ, если отношение полос спектров помехи и сигнала менее половины. С уменьшением относитель-

ного уровня шума в ЧМ.помехе с 0.2 до 0,02 выходное отношение сигнал/помеха увеличивается на 22 дБ.

7. Предложен вариант построения некогерентного устройства синхронизации ШПС и выделения оообщения, содержащегося в частотной модуляции несущей, в основу которого положено перемножение (асинхронное детектирование) сигналов, формируемых прямым и дифференциальным каналами о ограничителями. За счет этого, а также включения БНП обеспечивается подавление полосовой помехи и нормировка сигнала. Запас помехоустойчивости систем, использующих ШПС в сочетании с АЧП, может быть увеличен более чем на 12 дБ.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Прием сигналов на фоне помех/ Чердынцев В.А., Далабаев С., Дорошевич М.В., Рощупкин A.B. - Мн.: БГУИР. 1996.-68с.

2. Далабаев С.. Чердынцев В.А.. Дорошевич М. В. Синхронизация сложных сигналов в негауосовских каналах о замираниями.//Тез.докл., ч. 2, Международной конференции "100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники". -М.: Радио и связь, 1995. -С.247-248.

3. Чердынцев В.А., Новохрост В.А., Далабаев С. Оптимизация сигналов синхронизации для негауссовских каналов.//Тез.докл., ч. 2, "Международной конференции "100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники". -М.: Радио и связь, 1995. -С.276-276.

4. Чердынцеа В. А., Далабаев С.. Дорошевич М. В. Синхронизация шумоподобных сигналов в каналах с узкополосными негауссвскнми помехами. //Материалы международной конференции "Современные средства связи". Иарочь-Минск, 1995. -С. 18-19.

5. Чердынцев В.А.. Далабаев С.. Дорошевич М.В. и др. Фильтрация случайных процессов на фоне коррелированных негауссовских помех. //Материалы III международной конференции "Распознавание образов и обработка информации". 19-21 сентября 1995г., Минск.

6. Далабаев С., Дорошевич М.В. Структурный синтез робастных устройств обработки сигналов на фоне коррелированных негауссовских помех.// Тез. докл. научно-техн.конф. БГУИР "Современные проблемы

радиотехники, электроники и связи". 4-5 мая 1995г., Минск.

7. Далабаев С. Квазикогерентный прием шумоподобных сигналов.// "Прием сигналов на фоне помех". -Мн. :БГУИР, 1996. -С.52-54.

8. Далабаев С. Следящий измеритель частоты и задержки шумопо-добного сигнала со случайной начальной фазой. //"Прием сигналов на фоне помех". -Мн. :БГУИР. 1996. -С.56-67.

9. Далабаев С., Дорошевич М.В. Модели сигналов и помех в задачах оптимального приема. //"Прием' сигналов на фоне помех". -Мн.: БГУИР, 1996.-С.5-12.

10. Далабаев С., Чердынцев В.А., Дорошевич М.В. Методы защиты от помех в каналах радиосвязи.//Известия Белорусской инженерной академии. N3, 1997. -С. 52-55.

РЭ-ЗВМЭ

Далабае<> Сеибай "Алгарытмы яирацп^к! с1гналаУ у каналах о 61-мздальным! карэл1равамым! поряшкодамГ'

Ключавыя слоны: нега^саУская перашкода.функцнянал шчшьнпсц! раэ-меркавання, .аптымальни алгарытм,амлл1тудна-чаотптнн иада<'ляльн1к пе-рашкоды, шумападобны с 1 гнал, перашкода^стойл I васць, структурная схема, прыстасананне.

Дысертацыйная работа прысвечана актуальна й задачи с1нтэоа анти-мальных алгаритма^ апрацо^к! с1гнала# па Фоне нега^са^ск1х псрашкод з паласавым спектрам.Прапанавана мадэль паласавой пкраишсдм з 61 ма-дальнай шчыльнасцго размеркавання 1мавернасця^ (ШР1) 1игнешшх значон-ня^.Дано по^нае яе ап!санне з дапаиогай прапанавалага нпга^са^скага функцыянала ШР1.На аснове гэтага функцыянала канкратгаананы алгарнт-мн аптимальнага выявления адрган1вання I ацэнк! параметра^ дотарм!-наваных с!гнала.у 1 с1гнала^ з выпадкопай ппчаткопай Лагзай.Наказана, што антымальны алгарытм уключае аперацм! боз1нэрцыйнага ншЛнсйнага пера^тпарэння (ЕНП) уваходнай сумес.1 I далейшага прапускшшя атрмма-нага вагання праз абяляючы ф!льтр (АФ).Пасля 01Г1 и АФ схема прыстасн-пання будуецца па алгарЧ'мах.аитымальных для белага га^са^скага шуму. Вызначан выйгрш у порашкодаУстойл! васц! за кошт ШП I АФ.Установлен уплы^параметраУ перашкоди (моды, сярэдняй часта™ I паласы спектра) на каэф1цыент ампл!тудна-частотняга пада^лоннл (ЛЧ1) Лраведзон структурный с!нтяз прыстасавання]' ква.гз1кагергштнай I некагсронтнай апра-цо$>к1 шумападобних с1гнала^ (ШПС) з фязавай нан1иуляцыяй для нега^-са]>ск1х канала^ з зпм1ранням! .Прапанованы ноиыя тэхн1чнмл рашэнн! приг.тасаванняу АЧП для прыомн1ка// ЫГЮ.Праиедзення даслеапани! эфпктцУ-насц1 АЧП паказал! добрае супадзенне разл1конмх ! эксперьментальнш дан их I магчымасць пашмэння запаса пералкода^стоШИвасц! еЛотома.У з ШПС билвы чым на 12 дБ.

РЕЗЮМЕ

Далабаев Сенбай "Алгоритмы обработки сигналов в каналах с бимодальными коррелированными помехами"

Ключевые слова: негаусоовская помеха, функционал плотности распределения, оптимальный алгоритм, амплитудно-частотный подавитель помехи, шумоподобный сигнал, помехоустойчивость, структурная схема, устройство.

Диссертационная работа посвящена актуальной задаче синтеза оптимальных алгоритмов обработки сигналов на фоне негауссовских помех с полосовым спектром. Предложена модель полосовой помехи с бимодальной плотностью распределения вероятностей (ПРВ) мгновенных значений. Дано полное ее описание с помощью предложенного негауссовс-кого функционала ПРВ. На основе этого функционала конкретизированы алгоритмы оптимального обнаружения, различения и оценки параметров детерминированных сигналов и сигналов со случайной начальной фазой. Показано, что оптимальный алгоритм включает операции безынерционного нелинейного преобразования (БНП) входной смеси и последующего пропускания полученного колебания через обеляющий фильтр (ОФ). После БНП и ОФ схема устройства строится по алгоритмам, оптимальным для белого гауссовского шума. Определен выигрыш в помехоустойчивости за счет БНП и ОФ, .установлено влияние параметров помехи (моды, средней частоты и полосы спектра) на коэффициент амплитудно-частот-' ного подавления (АЧП). Проведен структурный синтез устройств квазикогерентной и некогерентной.обработки шумоподобных сигналов (ШПС) с фазовой манипуляцией для негауссовских каналов с замираниями. Предложены новые технические решения устройств АЧП для приемников ШПС. Проведенные исследования эффективности АЧП показали хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных и возможность повышения запаса помехоустойчивости систем с ШПС более чем на 12 дБ.

- IT-

SUMMARY

Senbal Dalobayev "Signal processing algorithms in channels with bimodal correlated interference"

Key words: non-Gaussian interference, density distribution functional, optimal algorithm, amplitude-frequency interference suppressor, noise-like signal, noise immunity, structural scheme, device.

The thesis is devoted to the urgent problem of synthethia of optimal algorithms of signal processing at the background of non-Gaussian interference with band spectrum. A model of band interference with bimodal density distribution of probabilities (DDP) of instantaneous values is suggested. On the basis of this functional the algorithms of optimal detection, identification and evaluation of parameters of deterministic signals and signals with random epoch angle are specified. It is shown that the optimal algorithm includes operationsof inertialess nonlinear transformation (INT) of the input mixture and the subsequent passing of the obtained oscillations through a whitening filter (WF). After the INT and WF the device scheme is constructed according to algorithms, optimal for white Gaussian noise. The gain in the noise immunity due to the INT and WP Is defined, the influence of interference parameters (mode3, medium frequencies and spectrum band) on the amplitude-frequency suppression coefficient (APS) is ascertained. A structural synthesis of devices with quasicoherent and incoherent processing of noise-like signals (NLS) with phase-shift for non-Gaussian fading channels is made. New technical approaches to amplitude-frequency devices (APS) for NLS receivers are suggested. The conducted investigations of APS efficiency have shown a good conformity of the calculat.-'d and experimental data and the possibility of enhancing the noise margin of systems with NLS more than by 12 dB.