автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Методы адаптивного приема сигналов в каналах радиосвязи с комплексным воздействием различных типов помех



^ . На правах рукописи

V

ч

\

Сединин Валерий Иванович

МЕТОДЫ АДАПТИВНОГО ПРИЕМА СИГНАЛОВ В КАНАЛАХ РАДИОСВЯЗИ С КОМПЛЕКСНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ПОМЕХ

05.12.13 - Системы и устройства радиотехники и связи

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

На правах рукописи

Седннин Валерий Иванович

МЕТОДЫ АДАПТИВНОГО ПРИЕМА СИГНАЛОВ В КАНАЛАХ РАДИОСВЯЗИ С КОМПЛЕКСНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ПОМЕХ

05.12.13 - Системы и устройства радиотехники и связи

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Работа выполнена в Сибирской государственной академии телекоммуникаций и информатики (СибГАТИ).

Научный консультант: д.т.н., профессор Фалько А.И.

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Лебедянцев В.В.

д.т.н., профессор Борукаев Т.Д.

д.т.н., с.н.с. Хайретдинов М.С.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт

электронных приборов (г. Новосибирск)

Защита диссертации состоится " 1998 г. в -У" часов

на заседании специализированного совета Д 118.07.01 в Сибирской государственной академии телекоммуникаций и информатики по адресу: 630102,Новосибирск, ул. Кирова,86.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СибГАТИ. Автореферат разослан 1998 г.

Ученый секретарь

специализированного совета Д 118.07.01 член-корреспондент МАИ, к.т.н.,профессор

Б.И.Крук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Формулировка проблемы и ее актуальность.

Защита систем связи различного назначения от радиопомех представляет собой одну из важнейших задач, возникающих как при разработке, так и . при практическом использовании радиотехнических устройств. Данная проблема обусловлена, прежде всего, увеличением количества радиоэлектронных средств, одновременно работающих в эфире и разнообразием выполняемых ими задач. Вследствие этого резко возрос уровень взаимных помех систем радиосвязи. Помехи создаются так же радиотехническими средствами других служб (радионавигация, радиолокация) промышленными установками, линиями электропередач, электробытовыми приборами и т.д., это так называемые станционные и индустриальные помехи. Применительно к системам радиосвязи многообразие помех в довольно общем случае можно представить в виде следующих основных компонент: широкополосная флуктуационная помеха (ФП),совокупность узкополосных (станционных) помех (УП),широкополосная импульсная помеха (ИП) и совокупность внутрисистемных, так называемых, структурно-подобных помех (СП).

Узкополосные (сосредоточенные по спектру) помехи (УП) представляют собой радиоизлучения (в том числе продукты нелинейности) систем, работающих в различных радиосетях, системах радионавигации, точного времени и других систем, создающих взаимные помехи. Интенсивность этих помех подчас оказывается чрезвычайно высокой вследствие перегруженности радиочастотного спектра. Основная мощность УП сосредоточена в отдельных, относительно небольших участках диапазона частот, как правило, существенно меньших • полосы пропускания приемника. Такие помехи создаются сигналами посторонних радиостанций (вещательных, телевизионных, связных и т.п.). Воздействию УП особенно подвержены каналы связи в диапазонах длинных, средних и коротких волн, что является следствием условий распространения радиоволн в этих диапазонах. Хотя в настоящее время проблема защиты от этих помех становится актуальной и в более высокочастотных диапазонах радиосвязи. Поэтому эффективность работы современных систем радиосвязи в значительной степени определяется не только замираниями и помехами типа флуктуационного шума, но и степенью защиты систем радиосвязи от воздействия УП.

Следующим основным фактором, оказывающим существенное влияние на помехоустойчивость приема информации в системах радиосвязи, являются импульсные помехи, вызванные грозовыми разрядами, системами зажигания автомобилей и другими источниками атмосферного и промышленного происхождения. Причем на частотах до 30 мГц преобладающими являются ИП атмосферного характера, а на частотах более 30 ... 40 м Гц основные источники ИП имеют промышленный характер. Следует отметить, что в отличие от узкополосных помех, импульсные помехи относятся к классу широкополосных помех, так как их энергия сосредоточена в интервале времени, существенно меньшем длительности полезного сигнала. Причем в зависимости от происхождения импульсная помеха может быть представлена регулярной или случайной последовательностью мешающих импульсов.

Практическая реализация схем приема, оптимальных относительно ИП с неравномерной интенсивностью во времени, возможна только при известной форме помех. В такой постановке задача оптимального приема сигналов решалась многими авторами. В частности в работах Финка Л.М., Теплова Н.Л. показаны принципиальные возможности оптимального подавления импульсных помех, которые представляются моделью в виде бесконечного ряда Фурье. Основной вывод, полученный в этих работах, заключается в том, что случайная природа происхождения импульсных помех исключает возможность получения предварительной информации об их форме. Отсюда следует, что требуемые сведения о форме ИП могут быть получены только путем измерения параметров ИП непосредственно в процессе приема сигналов. Другими словами оптимальные алгоритмы приема сигналов в каналах радиосвязи с импульсными помехами принципиально должны быть адаптивными. Общей теории адаптивного подавления ИП не существует. Нет и исчерпывающих экспериментальных данных по сравнительной эффективности различных квазиоптимальных методов подавления импульсных помех. Второй вывод, вытекающий из анализа известных исследований по подавлению ИП, заключается в том. Что методы оптимального построения приемника в условиях воздействия импульсных помех в значительной мере противоречат оптимальному построению приемника при воздействии узкополосных помех. Сами авторы этих работ отмечают, что оптимального алгоритма построения приемника сигналов в условиях одновременного присутствия в канале связи разнородных помех в настоящее время не существует. До настоящего времени на практике

используются компромиссные способы построения блока защиты приемника от одновременного воздействия этих помех, позволяющие в некоторой степени подавить как импульсные, так и узкополосные помехи.

Следующий класс помех, которые приводят к снижению помехоустойчивости, носит название внутрисистемных или структурно-подобных помех (СП). Эти помехи представляют собой имитационные помехи в виде сигналов, по своей структуре подобных полезному сигналу. Основная природа возникновения внутрисистемных помех это особенности распространения радиоволн в эфире. В декаметровом диапазоне частот СП обусловлены особенностями пространственного распространения радиоволн в ионосфере. Это так называемое многолучевое распространение. В каналах радионавигации СДВ, ДВ радиодиапазона эти помехи обусловлены наличием соседних, территориально расположенных цепочек радиопередающих средств. Как правило, внутрисистемные помехи относятся к классу широкополосных помех. А это накладывает свои особенности на построение блока защиты от таких помех.

Известно, что методы защиты от узкополосных и широкополосных помех по своим принципам существенно различны и поэтому блоки защиты от этих помех, как правило, описываются и реализуются раздельно. В литературе приводится довольно много методов и алгоритмов защиты от каждого вида этих помех. Однако эти алгоритмы сложны в реализации и находят ограниченное применение при практической реализации. Кроме того, все полученные алгоритмы предполагают защиту только от какого-то одного класса помех, либо узкополосных, либо импульсных, либо структурно-подобных помех. Практически же эти виды помех в канале радиосвязи всегда присутствуют одновременно. Проведенный краткий анализ показывает, что единой теории приема сигналов в каналах радиосвязи с комплексным воздействием всех вышеперечисленных видов радиопомех при полной априорной неопределенности помеховой обстановки в настоящее время не существует.

Цель работы и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось исследование методов адаптивного приема сигналов в системах радиосвязи с комплексным воздействием различных типов помех в условиях практически полной априорной неопределенности относительно типов и параметров помех. Исходя из сформулированной цели, определен следующий круг подлежащих решению основных задач.

1. Разработка математической модели помеховой обстановки, адекватно отражающей характеристики реальных каналов радиосвязи.

2. Синтез адаптивных алгоритмов приема сигналов при комплексном воздействии различных типов помех с априорно неизвестными характеристиками и параметрами помеховой обстановки:

- неизвестны типы и количество помех на входе приемника;

- неизвестны амплитуда, частота, фаза и время действия УП;

- неизвестны форма и время действия ИП;

- неизвестно частотно-временное различие помех и сигнала.

3. Теоретический и имитационный анализ помехоустойчивости, полученных адаптивных алгоритмов приема.

4. Исследование возможностей комбинированного использования аналоговых и цифровых методов подавления помех.

5. Разработка рекомендаций по практическому построению адаптивных блоков защиты для каналов радиосвязи с различными типами помех.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовался математический аппарат теории статистической радиотехники, теории статистических решений, теории приближения функций и численного анализа, а так же методы вычислительной математики и статистического моделирования на ЭВМ. Для подтверждения полученных теоретических результатов выполнены экспериментальные исследования на действующих опытных образцах блоков защиты от помех.

Научная новизна работы заключается в разработке новых методов адаптивного приема сигналов, при комплексном воздействии различных типов помех в условиях априорно неопределенной помеховой обстановки.

1 .Разработана квазидетерминированная модель помеховой обстановки в каналах радиосвязи, включающая в себя различные типы наиболее распространенных помех: флуктуационный шум, узкополосные, импульсные и структурно-подобные помехи.

2.Разработан метод синтеза адаптивных алгоритмов приема сигналов, с классификацией помеховой обстановки, и одновременным подавлением различных типов помех в канале радиосвязи с априорно неизвестными характеристиками помеховой обстановки.

3.Получены адаптивные алгоритмы приема сигналов с одновременным подавлением различных типов помех, с аналоговым и цифровым способом их реализации.

4.0бобщена методика оценки помехоустойчивости адаптивных алгоритмов приема сигналов, с подавлением узкополосных помех, использующих процедуру классификации помех.

5. Сделан теоретический и имитационный анализ помехоустойчивости адаптивных алгоритмов приема сигналов с подавлением различных типов помех.

6.Выработаны рекомендации по практическому построению эффективных блоков защиты радиоприемников для различных систем радиосвязи и радионавигации, работающих в сложной и априорно неизвестной помеховой обстановке.

Практическая ценность результатов работы заключается в том, что результаты теоретических и экспериментальных исследований легли в основу принципов технического проектирования блоков защиты от помех систем радиосвязи и радионавигации, для радиоканалов с различными типами помех.

1. Дано теоретическое обоснование необходимости введения в структуру оптимального приемника адаптивного блока защиты от комплекса помех, включающего в себя блоки обнаружения, классификации и подавления помех.

2. Даны рекомендации по построению блока защиты от узкополосных помех с ограниченным и неограниченным числом подавителей помех.

3. Сформулированы рекомендации по построению блока защиты от узкополосных помех в цифровом виде на микропроцессорной элементной базе.

4. Даны рекомендации по практическому построению блока защиты от структурно-подобных помех, в том числе в присутствии и узкополосных помех.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть полезными широкому кругу проектировщиков научно-исследовательских учреждений, занимающихся

улучшением помехоустойчивости существующих и проектированием новых систем радиосвязи и радионавигации.

Реализация в промышленности России и внедрение результатов работы осуществлено при выполнении хоздоговорных НИР и ОКР, проводимых при техническом руководстве и непосредственном участии автора (ответственный исполнитель всех работ) по заказу ведущих НИИ России. В период с 1976г. по 1997 г. были получены следующие практические результаты.

Создан опытный образец мобильного стенда контрольных измерений и анализа помеховой обстановки для радионавигационной системы Лоран - С. Заказчик - Российский институт радионавигации и времени (ЛНИРТИ). Мобильный

измерительный комплекс включал в себя анализатор помеховой обстановки, позволяющий обнаружить и классифицировать все, рассмотренные в данной работе помехи: УП, ИП, СП, а также систему аналоговых и цифровых подавителей всех обнаруженных помех. Опытный образец изделия прошел успешные испытания на полигоне заказчика в г. Великие Луки.

Созданы образцы цифровых микропроцессорных демодуляторов с адаптивным подавлением узкополосных помех, предназначенные для систем сухопутной радиосвязи. Заказчик -Воронежский НИИ связи. Действующие образцы макетов блоков защиты прошли успешные испытания на предприятии заказчика.

Разработаны научно-обоснованные рекомендации по построению блоков защиты от различных типов помех в системах морской, сухопутной и магистральной радиосвязи. Заказчик - Омский НИИ приборостроения.

Отдельные результаты данных исследований внедрены в учебный процесс в Сибирской государственной академии телекоммуникаций и информатики в лекционных, лабораторных и практических занятиях дисциплин профессиональной схемотехнической подготовки студентов: ... радиоприемные устройства; ...устройства приема и обработки сигналов; ...схемотехническое обеспечение средств связи с подвижными объектами;

...проектирование и техническая эксплуатация

радиотехнических устройств; ... схемотехника радиотехнических устройств. Отдельные схемотехнические вопросы диссертационной работы детально прорабатываются студентами в рамках курсового и дипломного проектирования.

Отдельные теоретические вопросы, относящиеся к проблематике данной диссертационной работы, под руководством автора продолжают детально прорабатываются соискателями и аспирантами СибГАТИ.

Практическое использование основных результатов диссертации подтверждено соответствующими актами внедрения. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Международных, Всесоюзных, Российских и Республиканских конференциях, симпозиумах и семинарах: на Республиканской НТК «Методы и средства передачи данных по коротковолновому и спутниковому радиоканалам», Киев, 1978 г.; на IV Всесоюзной НТК по повышению качества функционирования и надежности информационных сетей и их

элементов. НИСЭ-81, г.Новосибирск,1981г.; на VIII Всесоюзной НТК по теории кодирования и передачи информации, г.Куйбышев, 1981 г.; на Всесоюзной НТК «Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств», г. Горький, 1981г.; на IV Всесоюзной НТК «Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации и математическое обеспечение», г.Москва, 1982 г.; на VIII Всесоюзном семинаре ЦП НТО им. А.С.Попова, г. Воронеж, 1983г.; на VIII Всесоюзном симпозиуме, г. Одесса, 1983 г.; на Всесоюзной школе-семинаре на ВДНХ, г. Москва, 1984 г.; на VI Международном симпозиуме по теории информации, г. Ташкент, 1984 г.; на Всесоюзной НТК «Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств», г. Горький, 1985 г.; на V Всесоюзной конференции по повышению качества функционирования и надежности информационных сетей, г. Новосибирск,1985г.; на Республиканской НТК

«Автоматизированный контроль и повышение эффективности систем связи», г.Ташкент, 1985 г.; на Республиканской НТК «Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации», г. Одесса, 1986 г.; на Всесоюзной школе-семинаре «Проблемы ЭМС РЭС подвижных служб», г. Москва, 1987 г.; на VI Всесоюзной НТК «Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации», г. Москва, 1987 г.; на Всесоюзной конференции по теории кодирования и передаче дискретной информации, г. Одесса, 1988 г.; на Всесоюзной НТК «Информационные методы повышения эффективности и помехоустойчивости радиосистем и систем связи»,г. Ташкент, 1990г.; на Всесоюзной НТК «Актуальные проблемы электронного приборостроения», г. Новосибирск, 1990 г.; на Всесоюзной НТК «Идентификация, измерение характеристик и имитация случайных сигналов»,г.Новосибирск,1991г.;на Российской НТК «Информатика и проблемы телекоммуникаций», г. Новосибирск, 1993, 1994, 1995,1996, 1997 г.г.; на I Международной НПК «Информационные технологии и радиосети - 96»; г. Омск, 1996 г.; на второй НПК «Единое информационное пространство. Проблемы, перспективы, решения», г. Новосибирск, 1996 г.; на третьей Международной НПК "Актуальные проблемы электронного приборостроения", АПЭП-96, г. Новосибирск, 1996 г. Тезисы или содержание докладов опубликованы. Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы: монография, 20 статей, 36 тезисов и материалов докладов, 10 авторских свидетельств, патент на изобретение, 23 научно-технических отчета по НИР и ОКР.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложений. Основной материал работы изложен на 304 страницах машинописного текста, а так же включает в себя 80 иллюстраций и таблиц. Список литературы по каждому разделу приводится отдельно. Всего библиография содержит 139 наименований. В приложениях приведены документы о внедрении и использовании результатов исследований.

Основные положения, выносимые на защиту:

- математическая модель помеховой обстановки в каналах радиосвязи, включающая в себя узкополосные, импульсные и структурно-подобные помехи;

- метод синтеза адаптивных алгоритмов приема для каналов радиосвязи с априорно неопределенной помеховой обстановкой;

- адаптивные алгоритмы приема сигналов с обнаружением, классификацией и подавлением помех в аналоговом и цифровом виде;

- методика оценки помехоустойчивости адаптивных алгоритмов приема сигналов, учитывающая процедуру классификации помех;

- рекомендации по практическому построению эффективных блоков защиты радиоприемников различных систем радиосвязи и радионавигации, работающих в сложной и априорно неопределенной помеховой обстановке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Структура диссертации соответствует логике построения теории адаптивного приема.

Во введении приводится краткий анализ современного состояния проблемы, формулируются цель, постановка задачи исследования и основные положения, выносимые на защиту. Указана структура диссертации, формы апробации и внедрения ее результатов.

В первом разделе излагаются общие вопросы по синтезу адаптивных алгоритмов приема при комплексном воздействии различных типов помех с априорно неизвестными параметрами. Рассматриваются основные направления синтеза адаптивных алгоритмов приема на основе идей эмпирического байесовского подхода. Работы многих отечественных и зарубежных авторов: Стратоновича Р.Л., Шахгильдяка В.В., Кловского Д.Д., ТартаковскогоГ.П., Фалько А.И. и других показывают, что такой

подход позволяет эффективно преодолевать априорную неопределенность помеховой обстановки.

Для решения задачи синтеза ачгоритмов приема была разработана математическая модель помеховой обстановки , включающая в себя совокупность узкополосных помех, импульсные помехи и флуктуационный шум

m^s{t)+sup(t)+s,pd)+m

В качестве модели сигналов, применяемых для передачи дискретных сообщений по каналам радиосвязи, была использована модель

где S,(t)- детерминированная, интегрируемая в квадрате функция, определяющая структуру r-го варианта передаваемого сигнала: Я -вектор непрерывных параметров сигнала, определяемый амплитудой, частотой, фазой и временем действия сигнала. На сигнал накладывается требование узкополосности процесса

Рг « U ■

Форма записи учитывает так же особенности широкополосного, разнесенного приема, где Q - число ветвей разнесения.

В качестве модели узкополосных помех была обоснованно выбрана так же квазидетерминированная модель

ср, V у /C0S 0) f j j + Msp, у у Jsln pi t j J .

1=1

Анализ существующих моделей УП показывает, что квазидетерминированная модель позволяет не только синтезировать оптимальные алгоритмы приема, но и сделать количественный анализ их помехоустойчивости.

Квазидетерминированная модель УП, предполагает, что УП относятся к пространству сигналов, и соответственно представляются в виде набора узкополосных, случайных процессов, реализация каждого из которых описывается вполне определенной функцией времени. Применение такой модели совокупности УП оправдывается еще и тем обстоятельством, что на практике УП в большинстве своем имеют ту же природу и свойства, что и полезный сигнал. Это обстоятельство позволило распространить данную

модель и на описание структурно-подобных помех. Структурные, т.е. частотно-временные различия сигнала и узкополосных помех (в том числе структурно-подобных помех) описываются соответствующими коэффициентами взаимного различия

Для обоснования выбора модели импульсных помех были проанализированы основные причины и источники ИП, а также существующие модели, применяемые для описания ИП. В результате этого анализа было показано, что существующие модели ИП не позволяют синтезировать адаптивные алгоритмы приема сигналов в условиях априорно неопределенных характеристик ИП (в общем случае неизвестна функция распределения огибающей ИП). Исходя из общей концепции квазидетерминированной модели помеховой обстановки была разработана квазидетерминированная модель ИП в виде математического описания ИП аппроксимирующими сплайн-функциями

где Бф^) - аппроксимируемая импульсная помеха;

В„(0 - В-сплайн степени п; ак - весовые коэффициенты;

^ - интервал дискретизации. Было проведено математическое моделирование на ЭВМ алгоритма формирования модели ИП сплайн-функциями различных порядков. Анализ алгоритма формирования квазидетерминированной модели ИП локальными сплайн-функциями показал принципиальные возможности реализации такого алгоритма в цифровом виде. Однако при этом возникают вопросы, связанные с быстродействием вычислительных алгоритмов и их соотношением с временными характеристиками самих ИП, а так же оценка эффективности такой квазиоптимальной локальной сплайн-аппроксимации и ее сравнение с предельно достижимой для стационарных случайных процессов.

" г

Т

1 О

Ответ на первый вопрос был получен программной реализацией предлагаемого способа аппроксимации. Полученные результаты" показывают принципиальные возможности реализации данного метода в микропроцессорном варианте построения блока защиты.

Для ответа на второй вопрос был сделан сравнительный анализ эффективности оптимальной аппроксимации случайной импульсной помехи и квазидетерминированной локальной сплайновой аппроксимации. Выполненный анализ показал, что предлагаемый алгоритм сплайновой аппроксимации ИП при заданной ошибке аппроксимации достаточно близко приближается к оптимальной аппроксимации в виде разложения в ряд Котельникова. Причем для получения эффективной аппроксимации достаточно применения кубических сплайнов. Второй важный результат проведенных исследований состоит в том, что если задана точность аппроксимации импульсной помехи, то всегда можно определить требуемую производительность (быстродействие) процессора, выполняющего заданную аппроксимацию. Это особенно важно при практической реализации адаптивных алгоритмов подавления ИП.

Во втором разделе на основе предложенной модели помеховой обстановки, была решена задача синтеза адаптивных алгоритмов приема сигналов при комплексном воздействии различных типов помех. Для преодоления априорной неопределенности помеховой обстановки синтез адаптивных алгоритмов приема проведен на основе идей эмпирического байесовского подхода, путем введения процедуры классифицированного обучения. Сделанный анализ результатов, полученных в работах Тартаковского Г.П., Сикарева A.A., Фалько А.И. и др. показал, что в условиях расширенной априорной неопределенности относительно типов помех и их параметров для получения адаптивных алгоритмов приема следует модифицировать применение эмпирического байесовского подхода. В данной работе был использован метод, заключающийся в том, что непосредственное вычисление апостериорной плотности распределения параметров помех, производится только для тех параметров, которые входят в функционал отношения правдоподобия линейно, а вместо других неизвестных параметров, при синтезе алгоритма приема, подставляются их оценки, полученные на интервале обучения приемника. Как показывают выполненные исследования, такой подход позволяет не только синтезировать структуру адаптивного приемника, но и дает возможность аналитическим путем оценить помехоустойчивость полученных алгоритмов приема.

Для преодоления априорной неопределенности при синтезе алгоритмов приема была введена процедура первичной классификации помеховой обстановки, позволяющая конкретизировать типы помех, воздействующих на приемник. Был разработан следующий алгоритм классификации помеховой обстановки. В основу классификации помех по наблюдениям стационарного случайного ряда Г'= {у (/,) }, где е [ //, //+„], ц, цт -моменты начала и конца обучающей выборки, положена статистика отношения правдоподобия

щф1тшщ>т>)=о)

Когда проверяется одновременное наличие в канале связи узкополосных и импульсной помех (гипотеза Ны = Н, (Л„Л,ат,д,^,0, <7,) = 1,1 = ЦУ,/Н?1) = 1)) вприсутствии флуктуационного шума при альтернативе

Только УП - гипотеза Н2. Только ИП - гипотеза Н3.

Для решения задачи классифицированного обучения в целом было составлено правило обучения с памятью в т этапов: на текущем интервале обучения [г ¡, Г ¡+т] утверждаются решения относительно соответствующих гипотез НьЩНз относительно гипотезы Но, если не выполняются эти условия. Разработанный алгоритм классификации помеховой обстановки был апробирован в действующих образцах подавителей помех для различных систем радиосвязи и навигации.

Наличие алгоритма первичной классификации помеховой обстановки существенно упростило задачу синтеза адаптивных алгоритмов приема сигналов.

В частности были получены адаптивные алгоритмы приема сигналов для отдельных гипотез присутствия в канале связи только узкополосных помех, только импульсной помехи и обобщены результаты на случай одновременного присутствия нескольких типов помех.

В общем случае для гипотезы Я/ адаптивный алгоритм приема может быть записан в следующем каноническом виде

(Ч*1)Т .22

/ [гсо-^/окгдо+АДсок'-—^^>

мт

(М*У)ТГ т .. т „2 , ,,2

>

МТ

г*1.

\ [у(0 - ¿„(0^,2,(0 + //Д(ок ■-1к~*-ЕсБ1/1,

где г, (0 - оценка квазидетерминированной модели узкополосных и импульсных помех;

Бг - коэффициент, определяющий частотно-временное различие

сигнала и помех.

В соответствии с полученным алгоритмом была разработана обобщенная структурная схема адаптивного приемника.

Анализируя адаптивные алгоритмы можно отметить следующие их принципиальные отличия от уже известных алгоритмов:

- предлагаемые алгоритмы включают в себя одновременное подавление различных типов помех с учетом их частотно-временного отличия от полезного сигнала;

- предлагаемые алгоритмы приема включают в себя процедуру первичной классификации помеховой обстановки с формированием гипотезы, адекватно отражающей наличие определенных типов помех в реальном канале радиосвязи. Структура адаптивного приемника остается неизменной при выборе любой из разрешенных гипотез и не зависит от характеристик помеховой обстановки;

- приведенные алгоритмы являются асимптотически оптимальными, так как при полной компенсации узкополосных и импульсных помех они приближаются по своей помехоустойчивости к оптимальным алгоритмам приема в условиях воздействия только флуктуационного шума.

Аналогичные алгоритмы были получены для адаптивных обнаружителей сигналов, а так же для приема сигналов в условиях замираний.

Следует отметить еще одну особенность полученных адаптивных алгоритмов приема. Из них, как частные случаи вытекают практически все известные ранее алгоритмы подавления узкополосных и импульсных помех, основанные на компенсации или режекции помех в частотной или временной области.

Анализ полученных алгоритмов приема показывает, что эффективность их применения существенно зависит от способа

формирования оценки УП и ИП. Поэтому, следующий этап данной работы заключался в проведении исследований по синтезу оптимальных алгоритмов формирования оценок компенсирующих сигналов, включающих соответствующие оценки параметров помех.

В частности были получены оптимальные алгоритмы формирования оценки совокупности узкополосных помех, когда априорно неизвестными параметрами помех являлись их число, амплитуда, частота и фаза.

Используя в качестве критерия оптимальности, минимум среднеквадратической ошибки аппроксимации реальной совокупности УП была получена оптимальная оценка числа составляющих совокупности УП. Физический смысл ее заключается в том, что при конечном объеме обучающей выборки можно найти

такое оптимальное число №ир> при котором общая ошибка аппроксимации реальной совокупности УП, состоящая из случайной и систематической ошибок, будет минимальной. С точки зрения физической интерпретации это соответствует решению вариационной задачи обнаружения и классификации наиболее мощных спектральных составляющих узкополосных помех, которые оказывают наибольшее влияние на помехоустойчивость приема.

Для уменьшения объема вычислений при обнаружении и классификации спектральных составляющих УП было предложено использование процедуры декорреляции спектральных ставляющих УП. Для этого было найдено соответствующее ортогональное преобразование исходной частотной корреляционной матрицы, которое приводит ее к диагональной матрице.

Для иллюстрации эффективности применения процедуры классификации в адаптивном алгоритме приема сигналов с априорно неизвестной помеховой обстановкой, в работе приводятся соответствующие графики.

В третьем разделе диссертации исследована помехоустойчивость адаптивных алгоритмов различения и обнаружения сигналов в каналах с комплексным воздействием помех.

Анализ помехоустойчивости адаптивного алгоритма приема проведен для модели сигнала в виде противоположных и ортогональных сигналов с активной паузой и одинаковыми энергиями.

Теоретический анализ помехоустойчивости полученных алгоритмов показал, что вероятность ошибки при когерентном приеме определяется следующим соотношением

рош = тЕ1 - Ф(Х)] .

2

где <£>(д)- функция Крампа;

А.=-

1 X? V* ( ЛГ' ГГ , 1^2,

Анализ полученного выражения показывает, что вероятность ошибки для адаптивного алгоритма приема зависит от следующих факторов:

- от отношения энергии сигнала к спектральной плотности флуктуационного шума (/г);

- от коэффициента частотно - временного различия сигнала и помех

- от объема обучающей выборки (Л^;

- от скорости изменения параметров помех [гр1);

- от отношения энергии каждой спектральной составляющей совокупности узкополосных помех к спектральной плотности

флуктуационного шума(/г^;

-от дисперсии ошибки оптимальной оценки числа

спектральных составляющих узкополосных помех (о- в2р ).

Этот последний из вышеперечисленных факторов определяет основное отличие предлагаемых адаптивных алгоритмов приема от уже известных, ограничивающихся случаем априорно заданного числа узкополосных помех.

Из полученных формул следует так же такое важное свойство синтезированных адаптивных алгоритмов приема, как их асимптотическая оптимальность. Так, в случае постоянных

параметров узкополосных помех (г,,) = 0 и при достаточно

большом объеме обучающей выборки (N>>1) вероятность

ошибки адаптивного алгоритма приема сходится к вероятности ошибки оптимального приемника для помеховой обстановки, определяемой только флуктуационным шумом (гипотеза Н0) .

Полученное выражение для вероятности ошибки, в котором определяющим является эквивалентное отношение сигнал/ шум позволяет определить оптимальный алгоритм формирования оценки совокупности узкополосных помех по критерию минимума вероятности ошибочного приема при воздействии совокупности помех реальной помеховой обстановки. В таком алгоритме оптимальная оценка числа

спектральных составляющих узкополосных помех N ирР'^ определяется по максимальному значению эквивалентного отношения сигнал/ шум, а не по минимуму общей ошибки

аппроксимации (<т 1р), которая однако при этом тоже

учитывается. В этом случае, при формировании оптимальной оценки числа узкополосных помех учитывается не только дисперсия ошибки аппроксимации, но и такие характеристики помеховой обстановки как скорость изменения параметров помех, частотно - временная корреляция помех и сигнала, энергетическое соотношение спектральных составляющих помех, сигнала и флуктуационного шума. Такой алгоритм формирования компенсирующего сигнала является адаптивным к числу узкополосных помех и скорости изменения их параметров (времени действия).

Наиболее эффективно применение оптимального алгоритма формирования оценки совокупности узкополосных помех в квазиоптимальных адаптивных блоках защиты от помех, которые включают в себя ограниченное число схем подавления узкополосных помех. Примером такого адаптивного приемного устройства является приемник, у которого на входе включено последовательно N перестраиваемых по частоте режекторных фильтров. В известных блоках защиты от помех режекторные фильтры настраиваются на самые мощные узкополосные помехи, при этом не учитывается тонкая структура взаимодействия сигнала и помех. В данной работе предложены и реализованы в опытных образцах, адаптивные блоки защиты от узкополосных помех, использующие предлагаемый оптимальный алгоритм формирования оценки совокупности помех.

Для полноты исследования полученных алгоритмов в работе была проанализирована помехоустойчивость адаптивных

алгоритмов с классификацией помех применительно к задаче обнаружения сигналов. Результаты этих исследований показали, что предложенные алгоритмы обнаружения сигналов так же асимптотически оптимальны.

Экспериментальные работы по созданию реальных блоков защиты от помех, проводимые в рамках данной работы показали, что наиболее серьезные проблемы возникают при реализации адаптивных алгоритмов приема. Следует отметить, что полученные алгоритмы приема являются универсальными с точки зрения их реализации в аналоговом или цифровом виде. Аналоговые способы защиты реально обеспечивают подавление УП более 100 дБ, но адаптация в них используется, как правило, по частоте. Поэтому была поставлена и затем решена задача исследования возможностей реализации предлагаемых адаптивных алгоритмов приема в цифровом виде. Причем в широком плане эта задача решалась в виде комбинированного использования возможностей аналоговой и цифровой реализации предлагаемых адаптивных алгоритмов приема.

В четвертом разделе диссертации были исследованы адаптивные алгоритмы приема сигналов с цифровым подавлением узкополосных помех. Эти исследования включают в себя пять этапов: синтез цифровых алгоритмов приема, теоретический анализ помехоустойчивости адаптивного приемника, статистическое моделирование на ЭВМ алгоритмов подавления помех, разработку опытного образца цифрового блока защиты от помех и проведение натурных испытаний изготовленного образца блока защиты со сравнением эффективности его работы по отношению к уже известным аналогичным устройствам.

Во втором разделе диссертации было показано, что оптимальный приемник в условиях априорно неопределенной помеховой обстановки включает в себя диспетчер процесса адаптации, задающий его основные режимы работы.

1. Обнаружение помех и классификация помеховой обстановки.

2. Формирование оценки совокупности помех и соответственно подавление помех, присутствующих в радиоканале.

3. Принятие решения о принятом варианте полезного сигнала.

Алгоритм работы приемника на первом этапе достаточно подробно рассмотрен во втором и третьем разделе. Третий этап определяется известными результатами общей теории помехоустойчивого приема в каналах с флутуационным шумом. В данном разделе подробно рассмотрена теория адаптивного

цифрового подавления помех, которая определяет эффективность работы оптимального приемника на втором этапе его работы.

Особенность построения этой теории заключается в ее ориентации на цифровые алгоритмы обработки сигналов, т.е. с учетом процедуры дискретизации по времени.

. Статистические свойства сигнала и помех, преобразованных в цифровую форму, при правильно выбранном числе уровней квантования и шаге дискретизации, мало отличаются от исходных аналоговых сигналов и помех.

Используя методику, рассмотренную во втором разделе можно записать выражение для функционала отношения правдоподобия для случая полностью известных сигнала и помеховой обстановки. Если же параметры помеховой обстановки априорно неизвестны, то как было показано ранее дисперсия шума на входе корреляционного приемника увеличивается на величину дисперсии общей ошибки оценивания совокупности помех. Кроме того, при переходе от аналоговой формы записи алгоритма к обработке в дискретном времени дисперсия шума увеличивается на величину шумов квантования. Таким образом шумы на входе корреляционного приемника (после схемы компенсации помех) можно рассматривать как белый гауссов шум с нулевым средним, но с увеличенной дисперсией

где СГу - дисперсия флуктуационного шума в радиоканале;

- дисперсия общей ошибки аппроксимации совокупности помех;

_2

°д -дисперсия шумов квантования.

В работе показано, что адаптивный алгоритм приема с обучением по помехам можно записать в достаточно простом виде

м ^ ' л /-1 ^ ' л

Из общего алгоритма следуют частные случаи. Например, алгоритм конкретного приемника с адаптивным подавлением помех принимает вид

I - К ] > I - ¿^ )г; ],

А, 1

Г*1.

По своему содержанию полученные цифровые алгоритмы полностью аналогичны алгоритмам, проанализированным во втором и третьем разделах диссертации, Отличаются они только формой записи, позволяющей по новому подойти к проблеме реализации способов адаптивного подавления помех в канале радиосвязи. Полученные алгоритмы предполагают, что на приемной стороне известны копии спектров г-го и /-го вариантов сигнала и установлена синхронизация (когерентный прием). О помехах, естественно, такого сказать нельзя, поэтому вычитание помех из принятой смеси на практике заменяют вычитанием оценки помех

¿ир .Алгоритмы формирования этой оценки могут быть

различными, но удовлетворяющими определенным условиям. С точки зрения реализации, оценка совокупности помех кроме таких качеств как эффективность, состоятельность, несмещенность, должна обладать и простотой реализации вычисления.

Полученные алгоритмы показывают, что процедура вычитания из входного сигнала совокупности узкополосных помех эквивалентна известной процедуре «обеливания» шума на входе корреляционного приемника с помощью эквивалентного цифрового фильтра. Для формирования оценки совокупности помех в этом случае используется цифровой вычислительный метод. Возможны различные варианты реализации этого метода. Интересные возможности открываются при исследовании фильтров с рациональной передаточной функцией.

Н(г) = Ш/Жг),

где = ¿Vя

т= 0 /л=0

являются 2-преобразованиями соответствующих частей разностного уравнения

Х{п) = £ ¿,У(и-1)-Е Х{п - к).

1=0 7*1=0

Из этого уравнения как частный случай следует авторегрессионная (АР) модель сигнала на выходе фильтра

где р - порядок модели и соответственно фильтра оценки.

Авторегрессионные методы наиболее эффективны при моделировании помеховой обстановки в виде совокупности гармонических сигналов (УП), при этом они позволяют применить хорошо разработанные известные рекуррентные вычислительные алгоритмы. Заметим, что в процессе рекуррентного оценивания неизвестных коэффициентов АР-модели помеховой обстановки возможно получение промежуточных значений весовых коэффициентов для любых АР-моделей, порядок которых меньше Р. Полученные рекуррентные формулы можно использовать для случая априорно неизвестной помеховой обстановки, когда требуемый пррядок обеляющего фильтра заранее не известен. В этом случае алгоритм строится на формировании модели фильтра последовательно возрастающего порядка до тех пор, пока ошибка аппроксимации не уменьшится до требуемой величины. То

есть, фиксация порядка фильтра в процессе его обучения происходит в тот момент, когда дисперсия шума на его выходе становится постоянной при следующем увеличении порядка. В пределе при последовательность ошибок предсказания

становится белым шумовым процессом на выходе цифрового обеляющего фильтра. В соответсвии с получеными алгоритмами била разработана структурная схема адаптивного «обеляющего» фильтра. Он содержит устройство вычисления оценок

автоковариционной функции Ах*'*) на этапе обучения, устройство вычисления коэффициентов и собственно фильтр в виде

сумматора задержанных и взвешенных с весом значений

входных последовательностей. В локально стационарных каналах вычисленные оценки используются на интервале стационарности, после чего обновляются. Изменение помеховой обстановки

приводит к изменению дисперсии ошибки оценивания , которая может служить индикатором состояния канала для принятия решения о необходимости обновления оценок. В результате моделирования такого фильтра на ЭВМ были получены графики зависимостей отношения дисперсии ошибки оценивания УП к дисперсии входных шумов, от порядка фильтра р при разных отношениях мощности УП к дисперсии флуктуационного шума • Из приведенных в диссертации результатов видно, что с увеличением порядка фильтра дисперсия ошибки оценивания УП

уменьшается. Увеличение количества оцениваемых и подавляемых УП требует увеличения порядка фильтра, однако при /¡¿^>10 увеличение порядка фильтра сверх значения р = 16 ... 20 практически не дает уменьшения дисперсии ошибки оценивания УП и поэтому усложнение фильтра не целесообразно. Кроме того, при увеличении числа помех более двух увеличение порядка фильтра слабо влияет на уменьшение дисперсии ошибки оценивания УП. То есть такой цифровой обеляющий фильтр достаточно эффективно подавляет одну-две узкополосные помехи на входе приемника.

Интересным продолжением исследования применений цифрового обеляющего фильтра стала разработка способа комбинированного построения блока защиты от узкополосных помех, включающего в себя два последовательно соединенных подавителя УП. Первый из подавителей работает на принципах классификации узкополосных помех с последующим подавлением наиболее опасных из них. Эти принципы достаточно подробно рассмотрены во втором и третьем разделах диссертации. Второй подавитель работает на принципах цифрового обеляющего фильтра, рассмотренного выше. Такой блок защиты от помех был реализован при техническом руководстве автора диссертации и получил внедрение в Воронежском НИИ связи.

Выполненный в диссертационной работе теоретический анализ помехоустойчивости приема двоичных сигналов с активной паузой на основе цифрового обеляющего фильтра показал, что вероятность ошибки зависит от отношения энергии сигнала к спектральной плотности мощности шума (Ас2), от дисперсии шумов квантования

(Ад), от дисперсии ошибки оценивания совокупности УП (А^) и от коэффициентов взаимного различия сигналов и УП. Рассчитанные кривые помехоустойчивости показывают, что с увеличением порядка фильтра оценки УП вероятность ошибки уменьшается в соответствии с уменьшением дисперсии ошибки фильтрации УП. Приведенные в диссертации кривые помехоустойчивости иллюстрируют также возможности комплексного подавления узкополосных помех, использующего принципы аналогового и цифрового подавления помех.

Пятый раздел диссертации посвящен исследованию методов построения адаптивных устройств защиты приемника от совместного воздействия узкополосных и структурно-подобных помех. Эти исследования включают в себя: синтез алгоритмов приема сигналов, теоретический анализ их помехоустойчивости, статистическое моделирование на ЭВМ и разработку опытных

образцов блоков защиты от помех с проведением сравнительных натурных испытаний.

Задача синтеза адаптивного алгоритма приема была решена методами эмпирического байесовского подхода с дополнительным расширением параметрической неопределенности относительно параметров СП - когда априорно неизвестным является угловое направление прихода СП. Общий вид адаптивного алгоритма по форме записи соответствует алгоритмам, полученным в предыдущих разделах. В то же время способ формирования оценки СП,применяемый в данном алгоритме, предполагает наличие на приемном конце генератора копии помехи, что при приеме структурно - подобных помех чрезвычайно усложняет реализацию данного алгоритма. Поэтому был разработан алгоритм формирования оценки СП с помощью мало элементной антенной системы, выполненной в виде двух антенн с ортогональными диаграммами направленности. В работе показано, что прием сигнала в условиях действия структурно-подобной помехи целесообразно вести на две ортогональные антенны с коэффициентами направленного действия 0}(Л) и <32(л),

ориентированные таким образом, что С,(я.) = 1; С?2(Лс)= 0, где

Л- характеризует направление на мешающей источник

излучения ; \ - направление на источник полезного сигнала. Тогда на выходе второй (дополнительной) антенны полезный сигнал на интервале принятия решения отсутствует и дополнительный канал приема может быть использован для

формирования оценки

2р(() = [2р(()С2(Л) + Ш]кл ,где

Кл =н(л)-щА-

коэффициент передачи регулируемого усилителя в

л

дополнительном канале; Л - оценка угла прихода помехи относительно направления на полезный сигнал, полученная с

помощью обучающей выборки

где сигналы на выходах

основной и дополнительной антенн, полученные в условиях классифицированного обучения; я(л) = {0,1} - параметр, характеризующий наличие или отсутствие инверсии фазы помехи в дополнительном канале приема.

Таким образом, в предлагаемом алгоритме приема для

формирования оценки нет необходимости в априорном

знании функции помехи а достаточно найти оценку

направления на источник помехи Л и выставить

соответствующие значения я(л) и - в

дополнительном канале приема.

При наличии неопределенности в отношении априорного распределения вероятностей параметра Я задача нахождения оптимальной оценки X сводится к максимизации функции правдоподобия и совместному нахождению оценок

максимального правдоподобия параметра Л и «лишних» параметров СС , введенных для параметрического описания имеющейся неопределенности знания статистических свойств данных наблюдения У.

Для оценки оптимального объема обучающей выборки было проведено статистическое моделирование алгоритма

формирования оценки Л , по результатам которого получены

зависимости среднеквадратического отклонения от объема

выборки при разных значениях ^. По результатам статистического моделирования были разработаны структурные схемы опытных образцов подавителей структурно-подобных помех, в том числе и при одновременном присутствии в канале связи узкополосных помех. Эти подавители помех были реализованы в аналоговом и цифровом виде по заказу Российского института радионавигации и времени и испытаны на полигоне заказчика. Результаты натурных испытаний приведены в диссертационной работе. На устройство совместного подавления узкополосных и широкополосных помех автором получен патент.

В результате проведенного исследования сформулированы рекомендации по построению блока защиты приемника от различных типов помех для аналоговой и цифровой реализации.

В заключение формулируются основные научные и практические результаты выполненной работы, предлагаются основные области ее применения.

В приложениях приведены акты внедрения результатов диссертационной работы в промышленность России и в учебной процесс СибГАТИ.

Основные результаты выполненной диссертационной работы сводятся к следующему.

1. Разработаны методы адаптивного приема сигналов в каналах радиосвязи с комплексным воздействием различных типов помех.

2.Предложена квазидетерминированная модель помеховой обстановки в каналах радиосвязи, включающая в себя различные типы наиболее распространенных помех: флуктуационный шум, узкополосные помехи, импульсные помехи и структурно-подобные помехи.

3.Предложен метод классифицированного обучения адаптивного приемника, включающий в себя несколько этапов обучения. На первом этапе обучения производится обнаружение, оценка "и классификация помех по принадлежности к одному из априорно заданных классов. На втором этапе обучения помехи классифицируются по степени влияния на помехоустойчивость приема полезного сигнала, определяется оценка оптимального числа узкополосных помех и формируется модель помеховой обстановки. На третьем, заключительном этапе обучения, производится уточнение оценок неизвестных параметров помех с учетом скорости их изменения.

4.Получены асимптотически оптимальные адаптивные алгоритмы приема сигналов с обнаружением, классификацией и подавлением помех в аналоговом и цифровом виде. Отличительной особенностью данных алгоритмов является процедура вычитания из входного сигнала - сигнала оценки совокупности помех, полученной по классифицированной обучающей выборке. Для подавления различных типов помех разработаны соответствующие алгоритмы формирования оценок неизвестных параметров. На основе процедуры классификации помех разработан алгоритм формирования оптимальной оценки неизвестного числа узкополосных помех. Отличительной особенностью структуры оптимального приемника, вытекающей из полученных алгоритмов приема, является ее единство с точки зрения воздействия на приемник различных типов помех.

5.Обобщена методика оценки помехоустойчивости адаптивных алгоритмов приема сигналов в каналах радиосвязи с комплексным воздействием различных типов помех. В отличие от уже известных методик она учитывает характеристики оценок неизвестных параметров помех, а так' же процедуру классификации помеховой обстановки и самих помех. б.Выработаны рекомендации по практическому построению эффективных блоков защиты радиоприемников различных систем радиосвязи и радионавигации, работающих в сложной

/

помеховой обстановке. Рассматриваются различные способы реализации блоков защиты от узкополосных помех: в аналоговом и цифровом виде; на основе методов компенсации и режекции. Возможные варианты построения блока обнаружения и классификации узкополосных помех включают в себя либо формирование оптимальной оценки числа УП, либо формирование оценки фиксированного числа наиболее опасных УП, ограниченного реальным числом подавителей помех, имеющихся в приемнике.

7.Получен алгоритм, составлена структурная схема и выполнена опытно конструкторская работа по созданию адаптивного устройства подавления структурно-подобных помех. Проведено статистическое моделирование алгоритмов формирования оценок неизвестных параметров структурно-подобных помех, подтверждающее эффективность предложенных алгоритмов подавления помех. Для подавления структурно-подобных помех предложена реализация блока защиты на основе мало элементной антенной решетки с устройством формирования оценки угла прихода помехи и схемой компенсации.

Предложены варианты построения блока защиты от комбинации различных типов помех:

- узкополосные помехи и импульсная помеха;

- узкополосные помехи и структурно-подобная помеха.

По предлагаемым вариантам построения блоков защиты от узкополосных и импульсных помех получены авторские свидетельства. По варианту построения блоков защиты от комплекса различных типов помех получен патент.

Список основных публикаций по теме диссертации

1. Сединин В.И., Фалысо А.И. Защита от помех в системах мобильной радиосвязи. - Новосибирск: Наука, 1998.- 182с.

2. Сединин В.И. Помехоустойчивость когерентного демодулятора с дискретным фазированием разнесенных сигналов.- Тр.учеб.ин-тов связи, 19В2, Вып. 109, с.44-50.

3. Сединин В.И. Прием сигналов в присутствии узкополосных помех с неизвестными параметрами,- Тр.учеб. ин-тов связи, 1982, вып. 107, с. 41-48.

4. Сединин В.И. Прием сигналов с итеративной процедурой оценки параметров узкополосных помех. - В кн.: Материалы VIII Всесоюз. конф. по теории кодирования и передачи информации. М., 1981, с. 110-116.

5. Сединин В.И.. Смирнов Н.Н., Фалько А.И. Вопросы обнаружения

сигналов и оценки их параметров в каналах с сосредоточенными помехами, -Вопр. радиоэлектроники. Сер.ОТ, 1979, в.6, с.43- 50.

6. Сединин В.И., Смирнов Н.Н., Фалько А.И. Помехоустойчивость

адаптивных систем разнесенного приема сигналов с пассивной паузой в. каналах с сосредоточенными помехами. - Вопр. радиоэлектроники, сер.ОТ, 1978, вып.7,с.71- 75.

7. Фалько А.И.,Сединин В.И. Помехоустойчивость адаптивного

разнесенного приема в каналах с сосредоточенными помехами. -Радиотехника и электроника.-1979. Т.24,№4. с.759-764.

8. Фалько А.И., Сединин В.И., Матвеев В.А. Измерительный комплекс для исследования помехоустойчивости систем связи. Экспресс-информ.- ЦНТИ Информсвязь. Эксплуатация средств связи. Сер.радиосвязь, радиовещание, телевидение.-М., 1979, -Вып.4,с.7-10.

9. Сединин В.И. Помехоустойчивость дискретного демодулятора многочастотных сигналов.- Методы и средства передачи данных по коротковолновому и спутниковому каналам.Киев,1978,с. 11 -12.

Ю.Сединин В.И. Измеритель параметров редкоимпульсных помех. Экспресс-информ. ЦНТИ Информсвязь. Эксплуатация средств связи. Сер.Радиосвязь, радиовещание, телевидение. -М., 1986. -Вып.170,с.2.

11.ФалькоА.И„ СедининВ.И., ЧухровА.С., КостюковичА.Е. Помехоустойчивость нехогерентного разнесенного приема в каналах с сосредоточенными помехами.- Радиотехника и электроника.-1985.,№6.- с. 1126-1130.

12.Сединин В.И., Дроздецкий В.Е. Исследование нелинейных искажений следящего демодулятора на основе генерирующего ограничителя.- Радиотехнические и телевизионные системы и устройства: Тр.учеб.ин-тов связи, 1986, с.70-74.

13. СедининВ.И., ЧухровА.С. Разработка устройства разнесенного приема. Сединин В.И., Чухров А.С. ЦНТИ. Информсвязь. Серия Радиосвязь, радиовещание, телевидение. N 182.1983г.

14. Сединин В.И., Архипов С.Н. Применение адаптивных антенных систем для подавления структурных помех.- Тр.учеб.ин-тов связи, 1990,Вып.150, с.3-9.

15. Прием сигналов с цифровым подавлением сосредоточенных помех. /Фалько А.И., Сединин В.И., Сахнов С.Г, Костюкович А.Е./ Аппаратура и методы обработки сигналов:Межвуз.сб. Красноярск, 1989.С.66.

16.СедининВ.И., ЧухровА.С.,Чижиков Г. А. Характеристики обнаружения сигналов при воздействии шума и узкополосных

съ

помех телеграфного типа. Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ, 1991. Вып.4.

17.СедининВ.И., ЧухровА.С.,Чижиков Г.А. Эффективность компенсатора узкополосных помех при воздействии мерцающих помех. Вопросы радиоэлектроники. Сер. ОТ, 1991. Вып.4.

18. СедининВ.И. Иммитатор двухлучевого КВ-канала. Эксплуатация средств связи. Сер.Радиосвязь, радиовещание, телевидение. -, 1977. -Вып.522,с.1-4.

19. Сединин В.И., Дроздецкий В.Е. К оценке помехоустойчивости генерирующего ограничителя.- Радиотехнические устройства: Тр.учеб.ин-тов связи, 1983, с. 115-121.

20. Особенности реализации адаптивных алгоритмов подавления узкополосных помех в цифровом виде / А.И. Фалько, В.И. Сединин, А.Е. Коспокович, С.Н. Архипов/СибГАТИ-Новосибирск, 1997-16с. Деп.ВИНИТИ.№2415-В97.

21. Сединин В.И. Адаптивный блок защиты от сосредоточенных помех с цифровым анализатором помеховой обстановки. Всесоюз.шк.-семинар. «Проблемы ЭМС РЭС подвижных служб»: Тез.докл. -М, 1978. -С.4,

22.Сединин В.И. К вопросу компенсации узкополосных помех с неизвестной средней частотой.!V Всесоюз. Науч.-технич. конф. по повышению качества функционирования и надежности информационных сетей и их элементов.НИСЭ- 81:Тез.докл,-Новосибирск, 1981 .-С.201.

23.Сединин В.И.,Фалько А.И. Помехоустойчивость дискретного алгоритма приема с итеративной процедурой оценки параметров узкополосных помех. Всесоюз. Науч.-технич. конф.»Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств». Тез.докл.-М.;Горысий., 1981, с. 11- 16.

24.Сединин В.И., Костюкович А.Е. Измеритель помеховой обстановки в канале связи на микропроцессоре 589 серии с классификацией узкополосных помех. IV Всесоюз.конф. «Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации и математическое обеспечение»: Тез.докл. - М., 1982,- С. 157.

25.Сединин В.И., Фалько А.И. Анализ и синтех адаптивного классификатора сосредоточенных помех в условиях априорной неопределенности. VIII Всесоюз.семинар. ЦП НТО им. А.С.Попова: Тез.докл. -Воронеж, 1983. -С.151

26.Сединин В.И., Фалько А.И.,Чухров A.C. Анализ адаптивного блока защиты от СП. VIII Всесоюз. Симпозиум: Тез.докл.-Одесса,1983.- С.58.

27.Сединин В.И., Фалько А.И.,Чухров А.С. Адаптивный блок защиты при априорно неизвестном числе сосредоточенных помех. Всесоюзн. шк.-семинар на ВДНХ. М., 1984г.- С.68.

28.Сединин В.И., Фалько А.И. Адаптивный прием составных сигналов в каналах с сосредоточенными помехами.VI Междунар. симпозиум по теории информации:Тез. Докл.- Ташкент,1984.-С.121.

29. Сединин В.И., Кремлев А.Н. Анализ помеховой обстановки в канале связи на основе БПФ. Всесоюз.науч.-техн.конф. «Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств»: Тез.докл. -Горький, 1985, с.42.

30. Сединин В.И., Фалько А.И.Адаптивный алгоритм приема с использованием рекуррентных оценок параметров сосредоточенных помех. V Всесоюз.науч.-техн.конф.по повышению качества функционирования информационных сетей: Тез.докл. - Новосибирск, 1985.-С.340.

31.Сединин В.И., Чухров А.С. Контроль помеховой обстановки в канале связи на основе микро-ЭВМ. «Электроника-60», Респ.науч.-техн. Конф. «Автоматизированный контроль и повышение эффективности систем связи»: Тез.докл. -Ташкент, 1985.-С.83.

32.Сединин В.И. Цифровой анализатор помеховой обстановки для адаптивного блока защиты. Респ.науч.-тех. Конф. «Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации»:Тез.докл. -Одесса, 1986. - С.31.

33. Сединин В.И., Фалько А.И.,Бушин А.И. Фазовая синхронизация в быстродействующих синтезаторах частот. Респ. науч.-тех. Конф. «Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации»:Тез.докл. -Одесса, 1986. -С.104.

34. Сединин В.И. Адаптивный блок защиты от сосредоточенных помех с цифровым анализом помеховой обстановки. Всесоюзн. шк.-семинар на ВДНХ. М., 1987г.- С.4.

35. Сединин В.И.,Сахнов С.Г.,Микушин А.В. Автоматизированный цифровой анализатор спектра. VI Всесоюз. Науч.-техн.конф.» Проблемы метрологического обеспечения систем обработки измерительной информации». Тез.докл. - М., 1987.- С.185.

36. Сединин В.И.,Архипов С.Н. Прием сигналов с адаптивным подавлением подобных помех с неизвестным углом прихода. Всесоюз. конф. по теории кодирования и передаче дискретной информации. Тез.докл. -Одесса, 1988. - С. 124.

37. Сединин В.И., Фалько А.И., Архипов С.Н. Применение адаптивных антенных систем для подавления внутрисистемных помех в радионавигационных каналах. Всесоюз. Науч.-

техн.конф. »Информационные методы повышения эффективности и помехоустойчивости радиосистем и систем связи» Тез.докл. -М.,Ташкент, 1990, - С.63.

38.Сединин В.И., Фалько А.И., Чухров A.C. Автоматизированный цифровой анализатор спектра. Всесоюз. Науч.-техн.конф. «Актуальные проблемы электронного приборостроения». Тез.докл. -Новосибирск, 1990.-С.18.

39.Сединин В.И., Чухров A.C. Адаптивный алгоритм идентификации параметров узкополосных помех. Всесоюз.нуч.-техн.конф. «Идентификация, измерение характеристик и иммитация случайных сигналов »: Тез.докл. -Новосибирск, 1991.-С.16.

40.Сединин В.И., Чухров A.C. Анализатор спектра на базе персонального компьютера IBM PC. Всесоюз.науч.техн.конф. «Идентификация, измерение характеристик и иммитация случайных сигналов». Тез.докл. - Новосибирск, 1991.-187с.

41.Сединин В.И., Архипов С.Н. Комплекс аппаратуры для обнаружения и подавления узкополосных и структурных помех в радионавигационных каналах. Росслгауч.-техн. конф.: Тез.докл. -Новосибирск, 1993.-С. 115.

42.Сединин В.И., Архипов С.Н. Цифровой анализатор помеховой обстановки в радионавигационных каналах. Росс.науч.-техн. конф.: Тез.докл. -Новосибирск, 1993. - С. 117.

43.Сединин В.И., Архипов С.Н. Прием дискретных сигналов в каналах с априорной неопределенностью. Росс.науч.-техн.конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций»; Тез.докл. -Новосибирск, 1994, - С.75.

44. Сединин В.И., Архипов С.Н. Особенности построения помехоустойчивых систем охранной сигнализации. Росс.науч,-техн.конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций»; Тез.докл. -Новосибирск, 1994, - С.74.

45. Сединин В.И., Фалько А.И. Сравнительная эффективность передающих антенн шунтового и зонтичного типов. Росс.науч,-техн.конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций»; Тез.докл. -Новосибирск, 1995, - С.87.

46. Сединин В.И., Левкина О.П. Автоматизированный цифровой анализатор спектра. Росс.науч.-техн.конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций»; Тез.докл. -Новосибирск, 1995, -С.107.

47.Сединин В.И., Фалько А.И., Беседин C.B. Алгоритм обнаружения и классификации помех в условиях неизвестной помеховой обстановки. Межд.научно-практическая конф.

«Информационные технологии и радиосети - 96»: Тез.докл. -Омск, 1996.-С. 70-71.

48. Сединин В.И., Беседин С.В. , Фалько А.И. Об одном методе одновременного подавления узкополосных и импульсных помех. Росслауч.-техн.конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций»; Тез.докл. -Новосибирск, 1995, - С.67.

49. Сединин В.И.,Незнанов В.А.,Писклов A.B. Компьютерное моделирование радиоприемных устройств. Росс.науч.-техн.конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций»; Тез.докл. -Новосибирск, 1995, - С.86.

50.Сединин В.И., Беседин С.В. Анализ и классификация помех в системах связи с подвижными объектами. Вторая науч.-практ.конф. «Единое информационное пространство. Проблемы, перспективы, решения»: Тез.докл. -Новосибирск, 1996.-42.51.

51.Сединин В.И., Беседин С.В. Об одном методе измерения помеховой обстановки в канале связи. Третья международная НТК «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-96, -С.56.

52. Сединин В.И. Адаптивный блок защиты от узкополосных и широкополосных помех. Третья международная НТК «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-96, -С. 104.

53'. Сединин В.И., Архипов С.Н. Математическая модель реальной помеховой обстановки в каналах подвижных систем радиосвязи. Росс.науч.-техн.конф. «Информатика и проблемы

телекоммуникаций»; Материалы докл. - Новосибирск, 1997, -С.86-91.

54. Сединин В.И., Фалько А.И., Архипов С.Н. Реализация адаптивного блока защиты от узкополосных помех. Росс.науч.-техн.конф. «Информатика и проблемы телекоммуникаций»; Материалы докл. - Новосибирск, 1997, - С.91-94.

55.А.С. № 646449. СССР, МКИ Н04В 7/04 Устройство разнесенного приема / В.И.Сединин и др.; 0публ.05.02.79. Бюл.№5,- 2с.

56. A.C. № 767983. СССР, МКИ Н04В 7/04 Устройство когерентного сложения разнесенных сигналов / В.И.Сединин и др.; 0публ.30.09.80. Бюл.№36,- Зс.

57. A.C. № 815930. СССР, МКИ Н04В 7/04 Устройство разнесенного приема / В.И.Сединин и др.; 0публ.23.03.81. Бюл.№11,- Зс.

58. A.C. № 1019653. СССР, МКИ Н04К 3/00 Устройство подавления узкополосных помех с произвольным спектром / В.И. Сединин и др.; Опубл. 23.05.83. Бюл. № 19. - 3 с.

59. A.C. № 1035815. СССР, МКИ Н04В 7/04 Устройство для когерентного приема разнесенных сигналов / В.И.Сединин и др.; Опубл.15.08.83. Бюл.№30,- 4с.

60.А.С. №1099390. СССР, МКИ Н04В 1/10 Устройство подавления узкополосных помех / В.И.Сединин и др.; Опубл. 23.06.84. Бюл. № 23. - 3 с.

61.A.C. № 1344199. СССР, МКИ Н04В 1/10 Устройство подавления сосредоточенных помех / В,И. Сединин и др.; ДСП, зарег. 08.07.87.

62.А.С. №1492942. СССР, МКИ G01S 3/10 Приемное устройство сигналов радионавигационной системы / В.И. Сединин и др.; ДСП, зарег. 18.03.90.

63.A.C. № 1706301. СССР, МКИ G01S 3/10 Приемное устройство для обнаружения импульсных сигналов / В.И. Сединин, С.Н. Архипов; ДСП, зарег. 15.09.91.

64. A.C. № 1732466. СССР, МКИ H04L 7/00 Устройство цифровой фазовой автоподстройки частоты/ В.И. Сединин и др.; 0публ.07.05.92. Бюл. № 17. - 4 с.

65.Патент на изобретение № 96112865/20 от 09.07.96. МКИ Н04 В 1/10. Устройство подавления узкополосных и импульсных помех./ В.И.Сединин, С.В.Беседин.

66.Исследование оптимальных и субоптимальных способов приема в каналах с сосредоточенными помехами. Отчет по НИР (Заключ.) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - №гр. 76021493 Инв. № 6574820 -Новосибирск, 1976. - 186 с. Отв. исполн. В.И. Сединин.

67 .Вопросы борьбы с сосредоточенными помехами. ДСП; Отчет по НИР/ Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - Новосибирск, 1979. - 68. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

68.Разработка устройства измерения параметров импульсных сигналов. Отчет по ОКР. (Заключ.) / Новосиб. электротехн. инт связи. Руководитель А.И. Фалько, - №гр.0240557. -Новосибирск, 1985. - 180 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

69.Разработка устройства защиты от помех при приеме импульсных сигналов. ДСП. Отчет по ОКР. (Заключ.) -Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. -ДСП, - Новосибирск, 1988. - 41 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

70.Разработка устройства защиты от помех при приеме импульсных сигналов. ДСП. Отчет по ОКР. (промеж.) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. -№ гр 0240557, - Новосибирск, 1986. - 59 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

71.Разработка, изготовление и испытания стенда контрольных измерений, возимого для определения параметров передающих антенн и анализа помеховой обстановки; Отчет по ОКР. (Заюпоч.) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - № гр 01890062775 Инв.№ 02910017163, - Новосибирск, 1991. - 48 с. - Отв. исполн. В.И. Седанин.

72.Технико-экономическое обоснование модернизации антенны предатчика. Отчет по ОКР. (Заюпоч.) / Сиб. Государственная Академия Телекоммуникаций и информатики. Руководитель А.И. Фалько.- Инв.№ 01950012576 Новосибирск, 1994.-45 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

73 .Исследование и разработка алгоритмов обнаружения и классификации сосредоточенных помех для управляемых блоков защиты. Отчет по НИР. (Заключ.) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - № гр 01850031161 Инв.№ 03860003018 - Новосибирск, 1985. - 53 с. -Отв. исполн. В.И. Сединин.

74.Исследование и моделирование блока защиты от сосредоточенных помех с цифровым подавлением. Отчет по НИР. (Заключ.) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - № гр. 01.86.0033786 Инв.№ 0287.0012580 - Новосибирск, 1986. - 58 с. - Отв.исполн. В.И. Сединин.

75.Исследование адаптивных устройств защиты от узкополосных помех с цифровым подавлением. Отчет по НИР. (Заключ.) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. -№ гр 01870033745 Инв.№ 0290006883 - Новосибирск, 1989. - 81 е. - Отв.исполн. В.И.Сединин.

76.Исследование и разработка цифрового демодулятора с адаптивным подавлением узкополосных помех. ДСП. Отчет по НИР. (Заключ.) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - Новосибирск, 1990. - 63 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

77.Исследование канала и разработка модели и способов борьбы с помехами. ДСП. Отчет по НИР. (Заключ.) / НПО «Курс». Руководитель А.И. Фалько. - Инв.№ 008 - Новосибирск, 1990. -42 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

78.Вопросы борьбы с сосредоточенными помехами. Отчет по НИР. (промеж.) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - № гр. 76012755 Инв.№ 5574703 -Новосибирск, 1976.-47с.- Отв.исполн. В.И.Сединин.

79.Вопросы борьбы с сосредоточенными помехами. Отчет по НИР. (Заключ..) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - № гр. 78029454 - Новосибирск, 1981. - 58 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

80.Исследование вопросов приема сигналов в условиях воздействия комплекса помех. Отчет по НИР. (Заключ..) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. -№ гр. 81021413 Инв.№ 02830079522 - Новосибирск, 1982. - 78 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

81 .Адаптивные методы сигналов при действии сосредоточенных и флуктуационных помех. Отчет по НИР. (Заключ..) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - № гр. 01840005195 Инв.№ 02860014341 - Новосибирск, 1985. - 71с. -Отв. исполн. В.И. Сединин.

82.Исследование путей построения приемников при действии помех с неизвестными параметрами. Отчет по НИР. (Заключ..) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - № гр. 01860011348 Инв.№ 02890011275 -Новосибирск, 1988.-69 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

83.Исследование помехоустойчивости приема субоптимальных алгоритмов с цифровой обработкой. Отчет по НИР. (Заключ..) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - № гр. 018900064680 Инв.№ 02910019806 -Новосибирск, 1990. - 16 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

84.Синтез алгоритмов и анализ помехоустойчивости некогерентного приема с цифровой обработкой сигналов. Отчет по НИР. (Заключ..) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - № гр. 01890006480 Инв.М> 03920006388 - Новосибирск, 1991. - 83 с. - Отв. исполн. В.И, Сединин.

8 5.Исследование методов приема с цифровым подавлением помех. Отчет по НИР. (Заключ..) / Новосиб. электротехн. ин-т связи. Руководитель А.И. Фалько. - № гр. 01920006857 Инв.ЛЬ 02950011225 - Новосибирск, 1994,- 91 е. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

86.Фундаментальные аспекты новых информационных и ресурсосберегающих технологий. Отчет по НИР. (Заключ..)/ Сиб. Государственная Академия Телекоммуникаций и информатики. Руководитель А.И. Фалько. - Инв.№ 02960012435 - Новосибирск, 1995. - 43 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

87.Фундаментальные аспекты новых информационных и ресурсосберегающих технологий. Исследование методов

построения адаптивных систем радиосвязи с оптимальным подавлением узкополосных и широкополосных помех. Отчет по НИР ч.1.(3аключ.) / Сиб. Государственная Академия Телекоммуникаций и информатики. Руководитель В.И. Сединин. - Инв.№ 02970013521 - Новосибирск, 1996. - 47с.

88.Разработка иммитационной модели УКВ радиоканала радио и телевизионного вещания. Отчет по НИР. (Заключ..) / Сиб. Государственная Академия Телекоммуникаций и информатики. Руководитель А.И. Фалько. - Инв.№ 01980001353 -Новосибирск, 1997. - 24 с. - Отв. исполн. В.И. Сединин.

89. Фундаментальные аспекты новых информационных и ресурсосберегающих технологий. Исследование методов построения адаптивных систем радиосвязи с оптимальным подавлением узкополосных и широкополосных помех. ч.2.(3аключ.) / Сиб. Государственная Академия Телекоммуникаций и информатики. Руководитель В.И. Сединин. - Инв.№ 02970013752 - Новосибирск, 1997. -64с.

Лицензия №020475, октябрь 1992г. Подписано к печати 03.03.98г. Объем 2р изд.л. Формат А4. Заказ №28 Тираж 100 экз._

Отпечатано на ризографе СибГАТИ. 630102, Новосибирск,

ул.Кирова, 86.

ВВЕДЕНИЕ.

1 МЛ ТЕМА ТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОМЕХОВОЙ ОБСТАНОВКИ В КАНАЛАХ РАДИОСВЯЗИ

1.1.Общие замечания.

1.2. Модель сигнала адаптивной системы радиосвязи.ч.

1.3. Модель помеховой обстановки в каналах радиосвязи.

1.3.1.Характеристики каналов радиосвязи и источников естественных помех.

1.3.2. Модели помех в каналах радиосвязи.

1.4. Аппроксимация импульсной помехи локальными сплайн-функциями .Г.

1.5. Особенности частотно-временного различения сигнала и структурно-^ подобных помех в канале радиосвязи.

Основные результаты первого раздела.

Краткий анализ современного состояния проблемы.

Защита систем связи различного назначения от радиопомех представляет собой одну из важнейших задач, возникающих как при разработке, так и при практическом использовании радиотехнических устройств. Данная проблема обусловлена прежде всего увеличением количества радиоэлектронных средств, одновременно работающих в эфире и разнообразием выполняемых ими задач. Вследствие этого резко возрос уровень взаимных помех систем радиосвязи. Помехи создаются так же радиотехническими средствами других служб (радионавигация, радиолокация) промышленными установками, линиями электропередач, электробытовыми приборами и т.д., это так называемые станционные и индустриальные помехи. Чтобы обеспечить нормальное функционирование аппаратуры радиосвязи в подобных условиях, в последние годы потребовалось большее внимание уделить проблеме электромагнитной совместимости. Задача защиты средств радиосвязи от радиопомех связана так же с быстрым и эффективным развитием систем радиопротиводействия, используемых в системах связи специального назначения. Это так называемые преднамеренные помехи. Применительно к системам радиосвязи многообразие помех в довольно общем случае можно представить в виде следующих основных компонент: широкополосная флуктуационная помеха (ФП),совокупность узкополосных (станционных) помех (УП),широкополосная импульсная помеха (ИП) и совокупность внутрисистемных, так называемых, структурно-подобных помех (СП).

Широкополосная, флуктуационная помеха учитывает наличие собственных шумов приемника, атмосферных помех, шумов космического происхождения и др. Этот вид помех всегда присутствует в канале радиосвязи, однако для него проблемы повышения помехоустойчивости приема решены в рамках классической теории оптимального приема.

Узкополосные ( сосредоточенные по спектру) помехи (УП) представляют собой радиоизлучения (в том числе продукты нелинейности) систем, работающих в различных радиосетях, системах радионавигации, точного времени и других систем, создающих взаимные помехи. Интенсивность этих помех подчас оказывается чрезвычайно высокой вследствие перегруженности радиочастотного спектра. Основная мощность УП сосредоточена в отдельных, относительно небольших участках диапазона частот, как правило существенно меньших полосы пропускания приемника. Такие помехи создаются сигналами посторонних радиостанций (вещательных, телевизионных, связных и т.п.). Воздействию УП особенно подвержены каналы связи в диапазонах длинных, средних и коротких волн, что является следствием условий распространения радиоволн в этих диапазонах. Хотя в настоящее время проблема защиты от этих помех становится актуальной и в более высокочастотных областях радиосвязи за счет широкого внедрения средств радиосвязи с подвижными объектами. Поэтому эффективность работы современных систем радиосвязи в значительной степени определяется не только замираниями и помехами типа флуктуационного шума, но и степенью защиты системы радиосвязи от воздействия УП.

Математические модели УП и методы защиты от них рассматривались в ряде работ многих авторов [1,2]. Наибольшее распространение получили несколько видов моделей УП, одна из которых подробно описана в монографии [ 2 ]. В этой работе обосновывается представление УП в виде некоторого квазидетерминированного случайного процесса, поскольку по своему характеру УП представляют собой сигналы других радиосредств, имеющих те же свойства, что и полезные сигналы. Квазидетерминированная модель УП позволяет учитывать в наиболее общем виде статистические, а так же структурные особенности УП в частотно-временной области. Основываясь на квазидетерминированной модели авторы монографии синтезировали адаптивные алгоритмы приема сигналов в условиях воздействия узкополосных помех с априорно неизвестными квадратурными коэффициентами передачи канала связи для помех. Особенностью, полученных алгоритмов обработки сигналов, является процедура вычитания из принятой смеси оценки совокупности УП, полученной с помощью обучающей выборки с последующей корреляционной обработкой и сравнением результатов обработки для каждой позиции сигнала со своим порогом, зависящим от структурных свойств УП. Приведенные результаты исследования содержат алгоритмы обработки сигналов и анализ их помехоустойчивости как для одиночного, так и разнесенного приема. Однако известные алгоритмы приема обладают существенными недостатками. Их невозможно реализовать в реальных системах радиосвязи, так как они требуют полной априорной информации о типе, числе и параметрах узкополосных помех. А эта информация практически всегда неизвестна.

Следует отметить что, квазидетерминированная модель УП не является единственной, хотя и охватывает довольно широкий класс практических приложений. В литературе приводятся и другие модели УП, позволяющие реализовать эффективные методы повышения помехоустойчивости систем связи в присутствии узкополосных помех.

Вторым основным фактором, оказывающим существенное влияние на помехоустойчивость приема информации в системах радиосвязи являются импульсные помехи, вызванные грозовыми разрядами, системами зажигания автомобилей и другими источниками атмосферного и промышленного происхождения. Причем на частотах до 30 мГц преобладающими являются ИП атмосферного характера, а на частотах более 30 . 40 м Гц основные источники ИП имеют промышленный характер, в том числе формируются системами зажигания автомобилей.

Следует отметить, что в отличие от узкополосных помех, импульсные помехи относятся к классу широкополосных помех, так как их энергия сосредоточена в интервале времени, существенно меньшем длительности полезного сигнала. Причем в зависимости от происхождения импульсная помеха может быть представлена регулярной или случайной последовательностью мешающих импульсов.

Практическая реализация схем приема, оптимальных относительно ИП с неравномерной интенсивностью во времени, возможна только при известной форме помех*. В такой постановке задача оптимального приема сигналов решалась многими авторами. В частности Финком Л.М. [1] показаны принципиальные возможности оптимального подавления импульсных помех, которые представляются моделью р виде бесконечного ряда Фурье. Аналогичные результаты получены в работах Теплова Н.Л. [7].

Основной вывод, полученный в этих работах заключается в том, что случайная природа происхождения импульсных помех исключает возможность получения предварительной информации об их форме. Отсюда следует, что требуемые сведения о форме ИП могут быть получены только путем измерения параметров ИП непосредственно в процессе приема сигналов. Другими словами оптимальные алгоритмы приема сигналов в каналах радиосвязи с импульсными помехами принципиально должны быть адаптивными. Общей теории адаптивного подавления ИП не существует. Нет и исчерпывающих экспериментальных данных по сравнительной эффективности различных квазиоптимальных методов подавления импульсных помех. Для построения практических схем подавления ИП, как правило используются сведения лишь об основных параметрах ИП: эквивалентная длительность помехи и ее положение на оси времени. Классификация практических схем подавления ИП, используемых в системах радиосвязи, может быть взята, например, из работы Гольденберга А.П. [8].

Второй вывод, вытекающий из анализа известных исследований по подавлению ИП заключается в том. Что методы оптимального построения приемника в условиях воздействия импульсных помех в значительной мере противоречат оптимальному построению приемника при воздействии узкополосных помех. Сами авторы этих работ отмечают, что оптимального алгоритма построения приемника сигналов в условиях одновременного присутствия в канале связи разнородных помех (УП и ИП) в настоящее время не существует. До настоящего времени на практике используются компромиссные способы построения блока защиты приемника от одновременного воздействия этих помех, позволяющие в некоторой степени подавить как импульсные так и узкополосные помехи. Форма помехи в общем случае определяется функцией распределения её интенсивности в интервале длительности сигнала.

Следующий класс помех, которые приводят к снижению помехоустойчивости носит название внутрисистемных или структурно-подобных помех (СП). Эти помехи представляют собой имитационные помехи в виде сигналов, по своей структуре подобных полезному сигналу. Основная природа возникновения внутрисистемных помех это особенности распространения радиоволн в эфире. В дека метровом диапазоне частот СП обусловлены особенностями пространственного распространения радиоволн в ионосфере. Это так называемое многолучевое распространение, в том числе эффект кругового эхо-сигнала. В каналах радионавигации СДВ, ДВ радиодиапазона (например, РНС «Лоран-С») эти помехи обусловлены наличием соседних, территориально расположенных цепочек радиопередающих средств. В каналах мобильной радиосвязи ОВЧ диапазона волн внутрисистемные помехи обусловлены наличием переотражений от различных наземных объектов, радиосигналов аналогичных по назначению радиосистем. Это, например, взаимные радиопомехи нескольких радиотелефонов, работающих в одном территориальном районе.

В литературе приводится довольно много методов защиты от внутрисистемных помех. Это в первую очередь работы, связанные с методами борьбы с многолучевостью в КВ радиоканалах [ 3 ].

В системах радионавигации эти вопросы рассматриваются так же многими авторами, например в [ 4 ].

Наиболее эффективные методы защиты от внутрисистемных помех в диапазоне ОВЧ реализованы в популярных многоканальных радиотелефонных системах. В этих системах рабочий канал выбирается спецпроцессором в результате анализа всех разрешенных частотных каналов, с точки зрения наличия в них внутрисистемных помех. Подобные системы известны в литературе, как частотно-адаптивные радиолинии или радиолинии с под экстремальными частотами [ 5 ]. Основной принцип работы адаптивной радиолинии заключается в выполнении неравенства Рош < Рош кр, где Рош кр -критическое (предельно- допустимое) значение вероятности ошибочного приема.

В целом наиболее эффективным методом защиты от внутрисистемных помех является применение в первую очередь широкополосного сигнала с большой базой и правильный выбор структуры приемника с учетом основных причин возникновения внутрисистемных помех.Как правило, внутрисистемные помехи относятся к классу широкополосных помех. А это накладывает свои особенности на построение блока защиты от таких помех.

Известно, что методы защиты от узкополосных и широкополосных помех (ШП) по своим принципам существенно различны [1] и поэтому блоки защиты от этих помех, как правило, описываются и реализуются раздельно. В литературе приводится довольно много методов и алгоритмов защиты от каждого вида таких помех. Однако эти алгоритмы сложны в реализации и находят ограниченное применение при практической реализации. Кроме того, все полученные алгоритмы предполагают защиту только от какого-то одного класса помех, либо узкополосных, либо импульсных, либо структурно-подобных помех. Практически же эти виды помех в канале радиосвязи всегда присутствуют одновременно. Проведенный краткий анализ показывает, что единой теории приема сигналов в каналах радиосвязи с комплексным воздействием всех вышеперечисленных видов радиопомех4 при полной априорной неопределенности помеховой обстановки в настоящее время не существует.

Решение проблемы априорной неопределенности помеховой обстановки в каналах радиосвязи в настоящее время осуществляется по нескольким направлениям.

Первое направление можно условно назвать адаптивным, оно состоит в ^ подстройке структуры и параметров системы при изменении условий ее ^ функционирования. Пионерскими работами в этой области являются работы

Цыпкина JI.3. [ 6 ]. Большой вклад в развитие адаптивных методов передачи и приема сигналов внесли Стратонович PJL, Шахгильдян В.В., Цыкин Я.В., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Курицын С.А., Фалько А.И., Лосев Ю.А., Шувалов В.П., Шинаков Ю.С., Трифонов А.П.,Уидроу Б., Стирз С. и другие.

Адаптация эффективна, когда неизвестна сравнительно небольшая совокупность параметров сигналов и помех. Если же число неизвестных параметров велико, применяются непараметрические методы приема, основанные на теории непараметрической оценки гипотез. Эти методы составляют второе направление решения проблемы априорной неопределенности. Существенный вклад в развитие этого направления внесли Левин Б.Р., Тарасенко Ф.П., Калюжный Л.Г, Лапит В.Ю. и другие.

Третье направление - построение систем связи, инвариантных к типу помех. Основы этого направления созданы Петровичем Н.Т., Окуневым Ю.Б., Заездным А.П., Плоткиным E.H. и рядом других отечественных и зарубежных ученых. К числу такого рода систем можно отнести системы передачи с обратной связью, некоторые системы с шумоподобными (сложными) сигналами, системы связи , не чувствительные к определенным параметрам помех.

Все эти системы, отличаясь принципами построения, обладают общим свойством инвариантности к тем или иным помехам, или к изменениям параметров канала связи. Наличие этого общего свойства у внешне разных систем, а так же практическая важность проблемы повышения помехозащищенности систем связи в условиях априорной неопределенности • обуславливает необходимость их исследования в рамках соответствующих разделов общей теории передачи сигналов.

При этом желательно, чтобы эта теория не только обобщала известные результаты, но и позволяла бы решать новые задачи, например, обеспечение инвариантности системы связи к типу помех с реализацией алгоритмов обработки в цифровом виде. В настоящее время такая общая теория отсутствует.

Поскольку данная проблема в условиях полной априорной неопределенности относительно помеховой обстановки не имеет конечного решения, то автором ставится задача разработки элементов общей теории адаптивного приема в каналах с комплексным воздействием помех ФП, УП, ИГ? и СП, при расширенной априорной неопределенности относительно характеристик и параметров помех.

Постановка задачи исследования. На основе анализа современного состояния проблемы защиты от комплекса помех можно сформулировать следующую постановку задачи исследований. Предлагается разработать элементы общей теории адаптивного приема сигналов в системах радиосвязи с комплексным воздействием различных типов помех. Для этого необходимо произвести синтез алгоритмов обработки сигналов с подавлением как узкополосных, так и широкополосных (в том числе) структурно-подобных помех с неизвестными параметрами и количеством в системах радиосвязи для различных диапазонов частот. Причем, в отличие от традиционного адаптивного подхода, необходимо синтезировать алгоритмы приема в том числе и в цифровом виде, что позволит существенно упростить реализацию полученных алгоритмов на современной микропроцессорной элементной базе.

Вторая, не менее важная задача данных исследований, заключается в оценке помехоустойчивости полученных алгоритмов и ее сравнении с потенциальной помехоустойчивостью в условиях флуктуационного шума. Как показывает анализ результатов известных работ по оценке помехоустойчивости систем связи в условиях помех, практически отсутствуют работы по оценке помехоустойчивости систем связи при комплексном воздействии УП и ШП, в том числе структурно-подобных помех. Кроме того, такие исследования отсутствуют для цифровых адаптивных алгоритмов приема. Эту задачу предполагается решить по двум направлениям: аналитический анализ и имитационное моделирование на ПЭВМ.

Следующая задача, которую предполагается решить в рамках данных исследований заключается в оценке возможности реализации полученных алгоритмов в различных системах радиосвязи, а так же в сравнение помехоустойчивости практически реализованных алгоритмов приема с помехоустойчивостью оптимальных алгоритмов, полученных аналитическим путем.

Формулировка основных направлений работы. В соответствии со сформулированными выше задачами исследований предлагаются следующие основные направления работ.

1.Произвести синтез и анализ помехоустойчивости адаптивных алгоритмов приема полезных сигналов с подавлением различных типов помех ( УП, ИП,

СП) в условиях априорной неопределенности относительно характеристик помеховой обстановки и параметров самих помех: а) неизвестны состав и количество помех на входе приемника; б) неизвестны амплитуда, частота, фаза и время действия УП; в) неизвестны форма и время действия ИП; г) неизвестно частотно-временное отличие помех (СП) и сигнала.

2. Для решения первой задачи надо разработать математичеЪкую модель помеховой обстановки, адекватно отражающую характеристики реальных каналов радиосвязи. Разработать методы синтеза адаптивных алгоритмов подавления узкополосных помех в цифровой форме с двумя возможными вариантами их реализации :

- на основе классификации УП по степени влияния на помехоустойчивость приема полезного сигнал и использования конечного числа устройств подавления УП;

- на основе адаптивного цифрового обеляющего фильтра.

3. Сделать аналитический и имитационный анализ помехоустойчивости полученных цифровых алгоритмов подавления помех. Для этого разработать методы теоретического анализа адаптивных алгоритмов приема с учетом классификации помех, а так же разработать методику статистического моделирования на ЭВМ различных способов подавления помех в цифровом виде.

4. Выполнить опытно-конструкторские работы по практической реализации полученных адаптивных алгоритмов помехоустойчивого приема сигналов в различных системах радиосвязи и радионавигации. Путем натурных экспериментов произвести сравнительную оценку эффективности предлагаемых данной теорией и известных ранее систем подавления помех. Выработать рекомендации по практическому построению эффективных блоков защиты приемника от наиболее распространенных типов помех для различных систем радиосвязи и радионавигации.

Решение намеченного комплекса теоретических и технических задач можно рассматривать как решение научной проблемы, имеющей . важное народнохозяйственное значение для России.

Методы исследования. Все вышеописанное стимулирует поиск новых подходов к решению проблемы оптимизации системы связи в целом. При этом успешное решение поставленной задачи в существенной степени зависит от правильного выбора математического аппарата. При решении поставленных задач использовался математический аппарат теории статистической радиотехники, а так же методы вычислительной математики и математического моделирования.

Достоверность основных теоретических выводов подтверждается результатами моделирования на ЭВМ и экспериментальными исследованиями на действующих макетах и опытных образцах блоков защиты от помех, изготовленных при техническом руководстве автора данной работы по заказам ведущих НИИ России.

Научная новизна работы заключается в результатах исследования методов защиты систем радиосвязи от комплексного воздействия различных типов помех при априорно неопределенной помеховой обстановке. В частности:

- предложена квазидетерминированная модель помеховой обстановки в каналах радиосвязи, включающая в себя различные типы наиболее распространенных помех: флуктуационный шум, узкополосные, импульсные и структурно-подобные помехи;

- разработан метод синтеза адаптивных алгоритмов приема сигналов с одновременным подавлением различных типов помех в канале радиосвязи с априорно неизвестными характеристиками помеховой обстановки;

- получены адаптивные асимптотически оптимальные алгоритмы приема сигналов с одновременным подавлением различных типов помех;

- разработаны методы синтеза адаптивных- алгоритмов подавления узкополосных помех в цифровой форме с двумя возможными вариантами реализации: на основе классификации узкополосных помех по степени вредности и на основе адаптивного цифрового обеляющего фильтра;

- обобщена и развита методика оценки помехоустойчивости адаптивных алгоритмов приема сигналов с подавлением узкополосных помех, использующих процедуру классификации помех;

- сделан аналитический и имитационный анализ помехоустойчивости полученных алгоритмов приема сигналов с подавлением различных типов помех;

- выработаны рекомендации по практическому построению эффективных блоков защиты радиоприемников различных систем радиосвязи и радионавигации, работающих в сложной и априорно неизвестной помеховой обстановке.

Практическая значимость результатов работы заключается в том, что результаты теоретических и экспериментальных исследований легли в основу принципов технического проектирования блоков защиты от помех систем радиосвязи и радионавигации для радиоканалов с различными типами помех. В частности:

- дано теоретическое обоснование необходимости введения в структуру оптимального приемника адаптивного блока защиты от комплекса помех, включающего в себя блоки обнаружения, классификации и подавления помех;

- даны рекомендации по построению блока защиты от узкополосных помех с ограниченным числом подавителей помех;

- сформулированы рекомендации по построению блока защиты от узкополосных помех в цифровом виде на микропроцессорной элементной базе. Эти рекомендации включают в себя выбор элементной базы и расчет параметров всех элементов блока защиты;

- даны рекомендации по практическому построению блока защиты от структурно-подобных помех, в том числе в присутствии и узкополосных помех.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть полезными широкому кругу проектировщиков научно-иссЛедовательских учреждений, занимающихся улучшением помехоустойчивости существующих и проектированием новых систем радиосвязи и радионавигации.

Результаты данной работы по защите от структурно-подобных помех могут быть рекомендованы потребителям существующих радиотелефонных систем, они существенно снижают уровень взаимных помех путем правильного построения системы радиосвязи в целом.

Результаты, полученные в работе могут быть рекомендованы проектировщикам современных подвижных систем радиотелефонной связи (сотовые, транкинговые и пейджерные системы ).

Реализация в промышленности России и внедрение результатов работы осуществлено в виде выполнения хоздоговорных НИР и ОКР, проводимых при техническом руководстве и непосредственном участии автора (ответственный исполнитель всех работ) в интересах ведущих НИИ России. В период 1976 по 1997 г.г. были получены следующие практические результаты.

Создан опытный образец мобильного стенда контрольных измерений параметров передающих антенн и анализа помеховой обстановки для радионавигационной системы Лоран - С. Заказчик - Российский институт радио навигации и времени (ЛНИРТИ).

Мобильный измерительный комплекс включал в себя анализатор помеховой обстановки, позволяющий обнаруживать и классифицировать все, рассмотренные в данной работе помех: УП, ИП, СП. А также систему аналоговых и цифровых подавителей всех обнаруженных типов помех. Опытный образец изделия прошел успешные испытания на полигоне заказчика в г. Великие Луки.

- Созданы образцы цифровых микропроцессорных демодуляторов с адаптивным подавлением узкополосных помех, предназначенные для систем сухопутной радиосвязи. Заказчик - Воронежский НИИ связи.

Действующие образцы макетов блоков защиты прошли успешные испытания на предприятии заказчика.

• - Разработаны научно-обоснованные рекомендации по построению блоков защиты от различных типов помех в системах морской и магистральной радиосвязи. Заказчик - Омский НИИ приборостроения.

Отдельные результаты данных исследований внедрены в учебный процесс в Сибирской государственной академии телекоммуникаций и информатики в лекционных, лабораторных и практических занятиях дисциплин профессиональной схемотехнической подготовки студентов: радиоприемные устройства; устройства приема и обработки сигналов ; схемотехническое обеспечение средств связи с подвижными объектами ; проектирование и техническая эксплуатация радиотехнических устройств; схемотехника радиотехнических устройств.

Отдельные схемотехнические вопросы диссертационной работы детально прорабатываются студентами в рамках курсового и дипломного проектирования.

Отдельные теоретические вопросы , относящиеся к проблематике данной диссертационной работы под руководством автора продолжают детально прорабатываются соискателями и аспирантами СибГАТИ.

Практическое использование основных результатов диссертации подтверждено соответствующими актами внедрения.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на 4 Международных, 18 Всесоюзных, 6 Российских, 8 Республиканских Научно-технических конференциях, симпозиумах и семинарах. Кроме того, все результаты работы, полученные при выполнении плановых хоздоговорных и госбюджетных НИР и ОКР зарегистрированы и опубликованы в 22 научно-технических отчетах. По результатам данной работы получено 10 авторских свидетельств и подано 2 заявки на изобретение.

Публикации. Содержание диссертации опубликовано в 89 печатных работах:

1 - монография;

20 - статьи в центральных журналах;

36 - тезисы и материалы докладов на НТК ;

10 - авторские свидетельства ;

22 - научно-технические отчеты, зарегистрированные в ВИНИТИ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложений. Основной материал работы изложен на 304 страницах машинописного текста, а так же включает в себя 80 иллюстраций и таблиц. Список литературы по каждому разделу приводится отдельно. Всего библиография содержит 139 наименований. В приложениях приведены документы о внедрении и использовании результатов исследований.

Основные результаты первого раздела

1. Исследование основных направлений синтеза адаптивных алгоритмов приема показывает, что в условиях априорно неизвестной помеховой обстановки с комплексным воздействием различных типов помех эффективным способом преодоления априорной неопределенности является направление синтеза адаптивных алгоритмов с классифицированным обучением на основе эмпирического байесовского подхода.

2. Успешное использование эмпирического байесовского подхода при решении поставленных задач определяется созданием квазидетерминированной модели помеховой обстановки для реальных каналов радиосвязи, которая должна включать в себя модели следующих основных типов помех:

- узкополосных, станционных помех;

- Широкополосных,импульсных помех;

- структурно-подобных помех.

3. В дополнение к известной квазидетерминированной модели узкополосных помех предложена квазидетерминированная модель импульсной помехи, описываемая локальными кубическими сплайн-функциями, весовые коэффициенты которых определяются в результате классифицированного обучения.

4. Предлагаемая квазидетерминированная модель структурно-подобных помех основана на структурных различиях полезного сигнала и помех в частотно-временной области. Для априорно известного сигнала параметр частотно-временного различия структурно-подобной помехи включает в себя два скалярных параметра: время запаздывания и частотный сдвиг относительно соответствующих параметров сигнала.

1. Стратонович P.JI. Принципы адаптивного приема.- М.: Сов . радио, 1973.- 140 с.

2. Шахгильдян В.В., Лохвицкий М.С. Методы адаптивного приема сигналов. М,: Связь, 1974. - 158 с.

3. Левин Б.Р. Теория случайных процессов и ее применениев радиотехнике. М,: Сов.радио, 1960. - 664 с. ч

4. Сосулин Ю.Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов. -М.: Сов радио, 1978. -320 с.

5. Репин В.Г., Тарковский Г.П. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем-М.: Сов.радио, 1977. -432 с.

6. Сикарев A.A., Фалько А.И. Оптимальный прием дискретных сообщений. М.: Связь, 1978. - 328 с.

7. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции, т.1. М.: Сов. радио, 1972.-744 с.

8. Э.Сейдж, Дж. Меле. Теория оценивания и её применение в связи и управлении. М.: Связь, 1976. - 496 с.

9. Уидроу, Гловер, Маккул. Адаптивные компенсаторы помех. Принципы построения и применения. Тр. ин-та инж. по электротехнике и радиоэлектронике.: Пер. с англ., 1975, т. 63, №12, с. 69-68.

10. Лосев Ю.И. Адаптивная компенсация помех в каналах связи.-М.: Радио и связь, 1988.-208 с.

11. Адаптивные фильтры.Под редакцией к.ф.н. Коуэна и П.М.Гранта. 1988.

12. Моизинго P.A., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию. Пер. с анг. -M.: Р и С, 1986.

13. Защита от радиопомех. Под ред. Максимова M.B. М.: Сов. радио, 1976. - 496 с.

14. Комарович В. Ф., Сосунов В. Н. Случайные радиопомехи и надежность KB связи. М.: Связь, 1977. - 135 с.

15. Шаров А.Н. Пропускная способность радиолиний с частотной адаптацией. Радиотехника, 1981, т. 35, №2, с. 31-33.

16. Робине Г. Эмпиричиский байесовский подход к задачам теории статистических решений: Пер. с англ. Математика, 1966, 10:5, с. 122-140.

17. Сединин В.И. Прием сигналов в присутствии узкополосных помех снеизвестными параметрами. Тр.учеб. ин-тов связи, 1982, вып. 107, с. 41-48.

18. Сединин В.И. Прием сигналов с итеративной процедурой оценки параметров узкополосных помех. В кн.: Материалы УШ Всесоюз. конф. по теории кодирования и передачи информации. М., 1981, с. 110- 116.

19. Сединин В.И. Смирнов Н.Н., Фалько А.И. Вопросы обнаружения сигналов и оценки их параметров в каналах с сосредоточенными помехами. Вопр. радиоэлектроники. Сер. общетехническая, 1979, вып. 6, с.43- 50.

20. Сединин В.И., Смирнов Н.Н., Фалько А.И. Помехоустойчивость адаптивных систем разнесенного приема сигналов с пассивной паузой в каналах с сосредоточенными помехами.-Вопр. радиоэлектроники, сер. общетехническая, 1978, вып. 7, с. 71- 75.

21. Баранчеев В.В. Математическая модель совокупности аддитивного шума в каналах с сосредоточенными помехами. ТУИС, вып.68. 1974. с. 174- 176.

22. Финк JI.M. Теория передачи дискретных сообщений.-М.: Сов.радио 1970.-728с.

23. Теплов H.JI. Анализ оптимальных схем приема дискретных сигналов на фоне сосредоточенных ( по спектру или во времени) помех. Электросвязь № 12, 1968.

24. Железнов Н.А. Некоторые вопросы спектрально-корреляционной теории нестационарных сигналов. Радиотехника и электроника, 1959, т.4., № 3, С.359- 373.

25. Ремизов JI.Т. Естественные радиопомехи. М.: Радио и связь. 1985.

26. Мясковский Г.М., Кириченко В.И. Статистические характеристики радиопомех в зоне действия сухопутной подвижной радиосвязи. -Электросвязь, 1980, N 6, с. 26-28.

27. Осипов В.А. Снижение радиопомех, создаваемых электрооборудованием автомобилей. -М.: Транспорт, 1977. с.55.

28. Венскаускас И.К., Малахов JI.M. Импульсные помехи и их воздействие на системы радиосвязи. Зарубежная радиоэлектроника, 1978, N 1, с. 95-125.

29. Watt A.D., Maxwell E.L. Measured statistical characteristics of VIF Atmospheric. Radio Noise. «Proceedings of the IRE», v.45, N 1, Januar 1957, p. 55-62.

30. Juhara H. Ishida Т., Hidashimura. Measurement of the amplitude probability distribution of atmospheric noise. « Journal of Radio Research Laboratories», v.3, Jan.1956, p. 101-108.

31. Horner F. Narrow band atmospherics from two local thunderstroms. -«Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics», v.21, April 1961, p. 13-25.-¿У

32. Hall H.N., A new model for «impulsive» phenomena: Fpplication to atmospheric noise communication channels. - Techn. Rept. No 3412-8 and 7050-7, April 1961 1966, Stafipd., Calif., USA, 1966.

33. ЬЗЗ.Бабанов Ю.Н. Проблемы взаимных помех при совместной работе радиосистем.-Горький:ГГУ, 1975.-143с.

34. Варакин JI.E. Теория систем сигналов. М, «Сов. радио», 1978, с.304.

35. Shinde М.Р., Gupta S.N. A model of HF Impulsive Atmospheric Noise. «IEEE Transactions on Electromagnetic compability», V.EMC-16, No 2, May 1974. ч

36. Clarce C. Atmospheric Noise Structure (Measuring Equipment for 15kc/S-20 Vc/S). « Electronic Technology», v. 37, 1960, p. 197.

37. Gupta S.N. Short-term time characteristics of atmospheric radio noise above different thresholds.- «IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility»,v. EMC-13, p. 1055-1063.

38. Disney R.T., Spaulding A.D. Amplitude and time statistics of Atmospheric and Man-Made Radio Noise.- ESSA Technical Report ERL 150 ITS98, USA. Departament of Commeree, Boulder, Colorado, 1970.

39. Завьялов Ю.С., Квасов Б.И., Мирошниченко B.JI. Методы сплайн-функций. -М: Наука, 1980.

40. Rappaport S.S., Kurg L. Optimal Decision Thresholds for Digital Signaling in Nonn-Gaussion noise. IEEE Intern. Conv. Rec., pt.2, v.13,1965.

41. Shepelavey B. Non-Gaussian Atmospheric Noise in Binary Data Phase Coherent Communication Systems. IEEE Transs., CS-11, N3,1963.

42. Гольденберг А.П. Характеристики систем подавления импульсных помех. Электросвязь, 1966, N 2, с.31-42.

43. Агеев Д.В., Кузьмин Б.И. Потенциальные возможности подавления импульсных помех в радиоприемных устройствах. -Радиотехника, 1978,t.33,N2,C. 77-83.

44. Желудев В.А. Асимптотические формулы для локальной сплайн-аппроксимации на равномерной сетке. -ДАН СССР, 1983, т.269, N 4, с.797-802 .1. S2

45. АДАПТИВНЫЕ АЛГОРИТМЫ ПРИЕМА В КАНАЛАХ• РАДИОСВЯЗИ С КОМПЛЕКСНЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ ПОМЕХ21. Общие замечания

46. Таким образом, теории построения оптимальных алгоритмов приема сигналов при одновременном воздействии узкополосных и широкополосных (импульсных) помех при полной априорной неопределенности относительно структуры и параметров помех не существуют.

47. Рассмотрим некоторые новые элементы этой теории и вытекающие из нее конкретные алгоритмы приема.

48. Способы преодоления априорной неопределенности при синтезеадаптивных алгоритмов приема сигналов в каналах радиосвязи с узкополосными и импульсными помехами

49. В соответствии с критерием минимума среднего риска 2.11. оптимальное правило принятия решения о приеме r-го варианта сигнала определяется соотношением1.Ar/ > InА0, (2.1)

50. В этом случае пороговый уровень А0 в неравенстве (2.1) равен1. А0= 1, In А0 = 0. (2.2)

51. А правильное правило решения о приеме r-го варианта сигнала будет иметь вид ч1. Aw >0, гф1. (2.3)

52. Функционал отношения правдоподобия , усредненный по всем неизвестным параметрам сигнала и помех в общем случае можно представить в видеf ЩЯ, Лир,\ )F(Y Tzr, Л, Лир, Лф )dAdAup dl,pд c,( ^ул)(2 5)jrnlк,к)F(Y/ Z,,л,лир,л,р)ашир^р'

53. Здесь F{YIгг,Л,Лир,^р) функция правдоподобия принятой реализации Y{t) при передаче сигнала ZT(t) и фиксированных параметрах сигнала и помех;

54. W(A, Лир, Л1р) совместная плотность вероятности случайных параметров сигнала и помех, заданных своими законами распределения;

55. G(X,ЛирЛ,р) область интегрирования, определяемая пределами изменения вектора параметров сигнала Л , узкополосных помех Лир и импульсных помех 4.

56. Можно классифицировать следующие характерные ситуации, связанные с априорной неопределенностью относительно параметров Лр = |/£ар, Я.р } .

57. Наиболее распространенным является полиномиальное описание функциональных ограничений,когда1или наиболее общее линейное описание относительно параметров аmr\a) = ^ai<pXtM). (2.7)l

58. Большое значение имеет специальный случай, когда дополнительно задана корреляционная матрица вектора помех Яр: R = Ця^Цfvn = Я^Я^ ; aVfi = R^; v, // = 1,., п,п+1.

59. Если же совокупность узкополосных помех представляет собой марковский случайный процесс, то

60. ПК) = иWx / Ж (Я(;>), (2.10)п=2где переходная / и начальная ^(Л^) плотности вероятности могутбыть полностью или частично априорно заданы.

61. Этот второй случай имеет важное практическое значение, так как позволяет эффективно преодолевать априорную неопределенность помеховой обстановки.

62. Практически всегда можно предположить, что сигнал, узкополосные и импульсные помехи статистически взаимно независимы, поэтому1. ЩЛ, КР л) = МЛр) • (2.11)

63. Обучающая выборка при классифицированном обучении, т.е. при отсутствии полезного сигнала, на одном интервале имеет вид0 = ^ © , С, £ ^ + ©(/, ) К'У Л ) + ) • (2Л 4)1

64. При неклассифицированном обучении в выражении (2.14) присутствует и полезный сигнал.

65. Метод классификации помех при синтезе адаптивных алгоритмов приема

66. При отмеченных исходных положениях классифицированная выборка помеховой обстановки, характеризующая эволюцию помеховых воздействий на вход приемника имеет вид:при одновременном воздействии всех типов помех

67. С, ) = £©,(О сов(а>т / + <рщ) + ©(/,. М/,) + ); (2.17)при воздействии узкополосных помех на фоне флуктуационного шумасоз+ (2.18)ыпри воздействии импульсной помехи на фоне флуктуационного шума2.19)-/¿У

68. Форму огибающей импульсной помехи опишем сплайном (1.45) с неизвестными узлами (моментами гладкого сопряжения многочленов составляющих сплайн) и неизвестным вектором /? ((,) параметров сплайна.

69. В процессе обучения по классифицированной обучающей выборке в приемнике возникает ошибка измерения отсчетов е некоррелированная с хЫ) и имеющая нормальное распределение с известными математическим ожиданием и дисперсией. 4

70. Таким образом, наблюдаемая обучающая выборка преобразуется в уравнение наблюдения, определяющее механизм взятия отсчетов в моменты времени 7 = 1,2,., И, имеющее вид+ (2.20)

71. В общем случае наблюдаемая обучающая выб9рка (2.20) представляет нестационарный временной ряд. Однако на каждом текущем отрезке времени обучения такой ряд может быть приведен к стационарному и представлен Во-льдовским разложением 2.16.

72. В основу классификации помех по наблюдениям стационарного случайного ряда У'= { у (/7) }, где Ц е Ь, t^+m\, и+т моменты начала и конца обучающей выборки, положим статистику отношения правдоподобия

73. Когда проверяется одновременное наличие в канале связи узкополосных и импульсной помех (гипотеза Н*=| = Н1(Ащ,а}щ,^щ,®1(г/) = 1,1 = 1,^Щ) = 1)) в присутствии флуктуационного шума при альтернативе

74. НО(М^,ЛИ,0ХГ) = О,0(Г) = О);лгун ) ™ ^(У^^^ехр = и = имир,@((^ = о ' ^0(У/Н0) 'когда проверяется наличие в канале связи только узкополосных помех и флук-туационного шума.Гипотеза Я1=2 = Н ,©,(/,) = 1,/ = р\Г,0(г) = 0)на альтернативном фоне Н0.

75. С¥'//?(,,),©(г,),0,.(*,) = 0,/ = 1,Nир)--- 'когда проверяется наличие в канале связи только импульсной помехи и флук-туационного шума. Гипотеза = Н3(/?(Г),0(Г) = = 0,1 = 1,№„р)на альтернативном фоне Н 0.

76. Для решения задачи классифицированного обучения в целом воспользуемся правилом обучения с памятью в т этапов: на текущем интервале обучения 7 [, ? ¡+т. утверждаются решения:относительно гипотезы Нь если1. А (У; Н,) > А (У; Н2);

77. А (У; Н,) > А (У; Н3); (2.24)1. А (Г; Н,) (а; Н0); .относительно гипотезы Н2, если1. А (У; Нг) > А (У; Н,);

78. А (У; Н2) > А (У; Н3); (2.25)1. А (У; Н2) > А, о (а; Н0);относительно гипотезы Н3, если1. А (У; Н3) > А (У; Н,);1. А(У;Нз)>А(У;Н2); (2.26)1. А (У; Н3) > X о (а; Н0);относительно гипотезы Н0, если не выполняются условия (2.24). (2.26).

79. Необходимые максимально правдоподобные оценки узкополосных помех, определяющие алгоритм спектрального анализа, могут быть получены из решения системы уравнений правдоподобия относительно неизвестных параметров помех 2.32.1. F(zm/A)дХ.0. (2.28)

80. По этой обучающей выборке, в результате спектрального анализа могут быть сформированы все априорно неизвестные параметры каждой, г ой спектральной составляющей узкополосной помехи.

81. Классифицированную обучающую выборку на этапе спектрального анализа запишем в виде массива входных данных1. К,,') . %»\а>щ,0 .1чи)(а>т, 0 . Жц)К,,,0 ••• /л(о)ирКр,0 (2.30)

82. Здесь определяется г - ой составляющей совокупности узкополосных помех на у ом интервале обучения, N ир - максимально возможное число гармонических составляющих УП, определяемое заданной разрешающей способностью спектрального анализа.

83. Общую ошибку аппроксимации запишем в виде1. Ртои = 11. Щсопр)с1соир *2.33)где №(соир) апостериорная плотность распределения спектральных составляющих УП аип = {о)ир.,.,й)иР;,.,соирЫ } на оси частот.

84. Принимая во внимание наличие систематической и случайной ошибок аппроксимации 2.37. запишем общую ошибку аппроксимации (2.33) через эти составляющие12ирг1