автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Методы помехоустойчивого приема модулированных сигналов с непрерывной фазой в каналах связи с нефлуктуационными помехами

На правах рукописи

Куликов Геннадий Валентинович

МЕТОДЫ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО ПРИЕМА МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ С НЕПРЕРЫВНОЙ ФАЗОЙ В КАНАЛАХ СВЯЗИ С НЕФЛУКТУАЦИОННЫМИ ПОМЕХАМИ

05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА 2003

Работа выполнена на кафедре «Радиоприемные устройства» Московского государственного института радиотехники, электроники и автоматики (технического университета).

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Парамонов Алексей Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Мартиросов Владимир Ервандович,

доктор технических наук, профессор Савватеев Юрий Иванович,

доктор технических наук, профессор Тузов Георгий Иванович

Ведущая организация ФГУП «Воронежский НИИ связи»

Защита состоится 17 октября 2003 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д212.131.01 в Московском государственном институте радиотехники, электроники и автоматики (техническом университете) по адресу: 119454, г. Москва, просп. Вернадского, д. 78.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИРЭА. Автореферат разослан «_»_2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.131.01, д.т.н., проф.

115-40

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

з

Большинство радиотехнических систем работает в сложной электромагнитной обстановке. Наряду с атмосферными и индустриальными помехами имеется большое количество внутрисистемных помех, определяемых характеристиками каналов и условиями распространения радиоволн, а также взаимных межсистемных помех, создаваемых сторонними радиосредствами. Кроме этого, в некоторых радиоканалах возможно наличие преднамеренных помех, назначением которых является подавление или снижение эффективности действующей радиолинии. Перечисленные мешающие воздействия относятся к классу нефлук-туационных помех и отличаются от шумовых процессов определенной структурной организованностью.

Современные системы радиосвязи используют для передачи информации различные сигнальные форматы. Применимость конкретного формата определяется соответствием его параметров условиям, в которых происходит передача и прием информации. К таким условиям относятся как характеристики радиоканалов, регламентируемые международными и государственными стандартами, требования по электромагнитной совместимости радиосредств, так и возможные преднамеренные и непреднамеренные нарушения этих стандартов и требований, приводящие к возникновению разного рода искажений и помех, ухудшающих качество функционирования радиосистем.

В связи с этим одной из важнейших проблем, стоящих перед разработчиками новых радиосистем, является оптимизация вида и параметров используемых сигналов, что во многом предопределяет уровень эффективности функционирования самой радиосистемы и степень ее мешающего действия по отношению к сторонним радиосредствам. Другой важной проблемой является обеспечение защиты радиосистем от такого рода помех путем разработки и создания алгоритмов и устройств, способных ослабить или полностью устранить их влияние на качество приема информации.

Подобные задачи ставились на всех этапах развития радиотехники. Основой для их решения являются фундаментальные исследования В.А.Котельникова по теории потенциальной помехоустойчивости. Эти теоретические положения и их прикладные вопросы были развиты позднее в монографиях И.Н.Амиантова, Д.Д.Кловского, Б.РЛевина, РЛСтратоновича, В.И.Тихонова, Г.ИТузова, Л.М.Финка и других авторов. На начальном этапе проблема касалась в основном военных радиосистем, в которых внешние помехи были, главным образом, преднамеренными. Эти вопросы подробно освещены в работах М.В.Максимова, А.И.Палия, Н.Д.Папалекси и др. Впоследствии с возрастанием потоков передаваемой информации, увеличением мощности радиопередающих устройств, уплотнением радиоканалов и, соответственно, с ухудшением электромагнитной обстановки задача стала актуальной и для гражданских средств связи. На настоящем этапе их развития она стоит особенно остро.

... г ■ '!ЬНАЯ Ни»ЕКА

В последнее время наблюдается бурное развитие систем радиосвязи, использующих цифровые методы передачи информации. Диапазон применяемых дискретных сигналов весьма широк - от узкополосных колебаний со специально ограниченной полосой спектра до шумоподобных (широкополосных и сверхширокополосных) сигналов. Исследования их энергетической и спектральной эффективности применительно к радиоканалам с белым гауссовским шумом, показали, что к числу наиболее перспективных относится большой класс модулированных сигналов с непрерывной фазой (МНФ). Отдельные сигнальные форматы из этого класса, например, минимальная частотная манипуляции (МЧМ или МБК и вМЭК - в иностранной литературе) получили широкое практическое использование в первую очередь в спутниковых системах гражданского и оборонного назначения, радиорелейных системах и системах мобильной связи.

При эксплуатации таких систем в реальных каналах радиосвязи со сложной помеховой обстановкой (в условиях действия непреднамеренных и преднамеренных помех нефлукгуационного типа), особенно в каналах, относящихся к радиосистемам оборонного назначения, остро стоит проблема помехоустойчивого обмена информацией и обеспечения надежной связи между пользователями. Ее решение требует разработки новых научно-обоснованных технических решений, внедрение которых позволит поднять эффективность систем передачи информации на новый качественный уровень, что, несомненно, внесет значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

Такие исследования применительно к классу сигналов МНФ практически не проводились. На настоящий момент некоторыми авторами получены лишь частные результаты по этой проблеме.

Все вышесказанное определяет актуальность данной работы, направленной на обеспечение высокого качества информационного обмена существующих и перспективных систем связи гражданского и оборонного назначения в сложных помеховых условиях в интересах всех отраслей экономики страны.

Целью работы является разработка научно-обоснованных методов и технических решений, обеспечивающих решение проблемы помехоустойчивого приема дискретной информации в сложных помеховых условиях для систем связи, использующих модулированные сигналы с непрерывной фазой, и способных внести значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:

1. Анализ помеховой обстановки в каналах радиосвязи и выбор основных методов борьбы с нефлуюуационными помехами.

2. Разработка методики оценки помехоустойчивости приема дискретных сигналов в каналах связи с аддитивными помехами широкого класса

3. Оптимизация сигнальных форматов МНФ, обеспечивающих максимум помехоустойчивости приема дискретной информации при наличии в канале связи нефлуюуационных помех различных видов.

4. Анализ влияния нефлуктуационных помех различных видов на помехоустойчивость демодуляторов сигналов МНФ, оптимизированных для помехи вида «белый гауссовский шум».

5. Разработка и анализ оптимальных когерентных и квазикогерентных алгоритмов приема сигналов МНФ при различном объеме априорной информации о действующей нефлуктуационной помехе.

6. Разработка алгоритмов адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех при приеме сигналов МНФ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложена методика оценки помехоустойчивости приема дискретных сигналов в каналах связи с аддитивными помехами широкого класса

2. Определены сигнальные форматы, использующие модуляцию с непрерывной фазой, оптимальные для каналов связи с нефлуктуационными помехами.

3. Определена степень снижения помехоустойчивости оптимального когерентного и некогерентного демодуляторов сигналов с минимальной частотной манипуляцией - практически важного частного случая сигналов МНФ - при воздействии нефлуктуационных помех следующих видов: гармонической, помехи с бинарной фазовой манипуляцией, ретранслированной, сканирующей, импульсной.

4. Методами оптимальной нелинейной фильтрации синтезированы структурные схемы квазикогерентных приемников сигналов МНФ при наличии в канале связи узкополосной нефлукгуационной помехи и исследован^ их помехоустойчивость.

5. Предложены и исследованы следующие алгоритмы адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех разных видов при приеме сигналов МНФ:

- алгоритм режекции помехи, использующий при адаптации метод наименьших квадратов;

- алгоритм, использующий при адаптации свойство постоянства огибающей полезного сигнала;

- алгоритм, использующий при адаптации информацию о фазовой структуре полезного сигнала.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертационной работы:

1. Воздействие нефлуктуационных помех при приеме сигналов МНФ без специальных мер защиты от помех делает такой прием практически невозможным в широком диапазоне отношений сигнал/шум и сишал/помеха. Наибольшим поражающим действием обладают сигналоподобная (ретранслированная) и прицельная узкополосная (гармоническая) помехи.

2. Проблема помехоустойчивого приема дискретной информации в сложных помеховых условиях успешно решается при использовании сигналов МНФ с частичным откликом на основе сглаженного частотного импульса и сигналов с циклически изменяющимся индексом модуляции (ЦИИМ).

б 1

3. Наибольшую эффективность подавления узкополосных помех с неизвестны- ' ми параметрами обеспечивает компенсационный метод, реализуемый на базе 1 квазикогерентных алгоритмов приема.

4. Подавление помех методом режекции участка спектра эффективно при наличии априорной информации о параметрах помех. Существует оптимальное значение полосы режекции фильтра, определяемое параметрами сигнала МНФ и помех.

5. Высокая эффективность подавления комплекса нефлуктуационных помех с неизвестными параметрами обеспечивается при использовании метода адаптивной фильтрации с алгоритмом адаптации фильтра, учитывающим фазовую * структуру сигнала МНФ.

Научная значимость работы заключается в следующем:

1. Предложена методика оценки помехоустойчивости приема дискретных сиг- к налов при наличии нефлуюуационных помех, которая является универсальной и может быть применена для анализа помехоустойчивости радиосистем, | использующих не только модуляцию с непрерывной фазой, но и другие виды дискретных сигналов. (

2. Найдены оптимальные сигнальные форматы МНФ, устойчивые к действию нефлуюуационных помех.

3. Определены виды нефлуктуационных помех, оказывающих наибольшее

влияние на помехоустойчивость приема сигналов МНФ - это сигналоподоб- 1

ная (ретранслированная) и гармоническая помехи.

4. Показана высокая эффективность использования в каналах связи с нефлук-туационными помехами сигналов МНФ со сглаженной формой частотного импульса в виде полупериода синусоиды и сигналов с циклически изменяющимся индексом модуляции.

5. Методами статистической радиотехники и оптимальной нелинейной фильтрации в общем виде синтезированы алгоритмы приема сигналов МНФ на фоне шумовой и нефлуктуационной помехи, на основании которых могут быть получены частные структуры приемников при произвольном индексе моду- I ляции.

6. Изучены статистические характеристики джиггера тактовой сетки, возникающего при приеме сигналов на фоне шумовой и гармонической помехи.

7. Проведено сравнение эффективности 1радиентных алгоритмов адаптации, 4 учитывающих свойство постоянства огибающей и фазовую структуру сигна- 1 лов МНФ, в условиях действия различных нефлуктуационных помех и показаны преимущества фазового алгоритма.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. В результате проведенной оптимизации сигнальных форматов МНФ вырабо- I

таны рекомендации по построению модемного оборудования, учитывающие 1

проблемы технической реализации, и оценен энергетический проигрыш, ко-

торый имеет место при отступлении от теоретически оптимального случая (внедрено на предприятиях ФГУП «ЦНИИ «Комета», ОАО ВНИИРТ).

2. Получены результаты расчетов помехоустойчивости практически реализуемых демодуляторов сигналов МЧМ (когерентного и автокорреляционного) в условиях действия нефлуктуационных помех.

3. Предложены алгоритмы компенсации узкополосных помех (внедрено на предприятии ОАО ВНИИРТ при улучшении характеристик изделий «Г-Д» и «Г-С»).

4. Определены оптимальные параметры адаптивного режекгорного фильтра для борьбы с гармонической помехой при приеме сигналов МНФ; оценено влияние параметров режекции спектра полезного сигнала на качество приема дискретной информации.

5. Предложен и проверен компьютерным моделированием эффективный алгоритм работы адаптивного фильтра, учитывающий фазовую структуру сигналов МНФ (использовано на предприятии ОАО МНИИРС при создании радиолиний систем спутниковой связи «Корадис» и цифровых радиорелейных линий).

6. Разработано и защищено авторским свидетельством устройство формирования сигналов с минимальной частотной манипуляцией.

7. Разработаны и защищены авторскими свидетельствами устройства дня коррекции ошибок, возникающих при приеме сигналов МЧМ на фоне помех.

8. Разработано и защищено авторским свидетельством устройство выделения сигнала тактовой синхронизации при приеме сигналов ЦИИМ.

Основные результаты работы внедрены на предприятиях ФГУП

«ЦНИИ «Комета», ОАО ВНИИРТ, в учебный процесс МИРЭА, использованы на

предприятиях ОАО МНИИРС, ОАО НПК НИИДАР.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на

следующих научных конференциях:

1. IX, X НТК и XXXIX, ЬУП Всесоюзных научных сессиях НТОРЭС им. A.C. Попова, посвященных Дню радио (Москва, 1982 -1984,2002 гг.);

2. 2-й Всесоюзной НТК "Управление воздушным движением" (Москва, 1983 г.);

3. Всесоюзных НТК МИИГА-МГТУ ГА (Москва, 1985,1988,1990,2003 гг.);

4. Ежегодных НТК МИРЭА (Москва, 1986 - 2003 гг.);

5. Всесоюзной НТК «Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации» (Одесса, 1986 г.);

6. Всесоюзной НТК «Компьютерные методы исследования проблем теории и техники передачи дискретных сигналов по радиоканалам» (Евпатория, сентябрь 1990г);

7. Ш Всероссийской НПК «Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем» (Ульяновск, 2001 г.);

8. 7-й Российской НТК по электромагнитной совместимости (Санкт-Петербург, 2002 г.);

9. 11-й Международной НТК «Проблемы передачи и обработки информации в

сетях и системах телекоммуникаций» (Рязань, 2002 г.); 1

10.5-й Международной конференции «Цифровая обработка сигналов и ее при-

менение-2003» (Москва, 2003 г.); 1

11.9-й Международной НТК «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2003).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 работ, из них 10 статей - в изданиях, включенных в Перечень ВАК, 1 учебное пособие, 17 те- '

зисов докладов - в трудах Международных, Всесоюзных и Всероссийских научно-технических конференций и научных сессий, из них 6 докладов опубликова- 1 ны полностью, получены 4 авторских свидетельства. '

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложения. Объем работы составляет 356 страниц, из них рисунков -126, таблиц в тексте - 20.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

i

Во введении обоснована актуальность темы, определена цель исследова- '

ния, научная новизна полученных результатов, их научная и практическая зна- 1

чимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, приве- 1

дены сведения по апробации работы. '

Первый раздел диссертации носит обзорный характер. В нем даны харак- '

теристики сигналов и помех, исследованию которых посвящены последующие 1

разделы работы, и определены методы борьбы с нефлуктуационными помехами в каналах радиосвязи.

Известно, что максимальной эффективности применения модулированных сигналов с непрерывной фазой для передачи дискретной информации удается !

достичь при полном использовании их тонкой структуры. Такой сигнал на к-ом тактовом интервале можно записать следующим образом: '

s(t,Ck)=Aq cosjütf + Inffihqlt - (i -1)7*]+я, j,f e (к - 1)Г, Щ (1)

где Ao - амплитуда сигнала; h¡ - индекс модуляции на i-ом тактовом интервале; *

ю0 = 2я/"0 - несущая частота; щ - начальная фаза в момент времени t = 0; Ск = [С,; С2;...; ск ] - вектор m-ичных информационных символов, принимающих на каждом тактовом интервале одно значение из ряда " С,- = ±1; ±3;...; ±(m -1); q(t) - фазовый импульс (ФИ) длиной L тактовых интервалов.

При формировании сигнала МНФ используется определенный набор Н индексов модуляции. Если величина А, постоянна и не изменяется от одного тактового интервала к другому, то принято говорить о простых сигналах МНФ с постоянным индексом. Если же при переходе к каждому следующему тактовому интервалу очередной индекс выбирается циклическим образом из некоторой со-

í

вокупности H, то такие колебания принято называть сигналами ЦИИМ. Более сложной разновидностью являются сигналы с асимметричным циклическим законом изменения индекса (АЦИИМ).

Длина ФИ L является одной из наиболее важных характеристик, определяющих свойства сигнала. При L -1 сигнал МНФ принято называть сигналом с полным откликом, а при £ > 2 - сигналом с частичным откликом.

Иногда выражение (1) записывают с использованием функции g(i) = dq(t)/dt, называемой частотным импульсом (ЧИ). Наибольшую известность приобрели сигналы с прямоугольным (ПРМНФ) ЧИ, ЧИ в виде полупериода синусоиды (ПСМНФ) и ЧИ в виде приподнятого косинуса (ПКМНФ).

Большое значение при этом имеет правильный выбор величины и закона изменения индекса модуляции h,. Влияние этого параметра при приеме простых сигналов МНФ (h, =ccnst) достаточно хорошо изучено только в радиоканалах с белым гауссовским шумом.

Наиболее распространенными нефлуктуационными помехами, действующими в каналах радиосвязи, являются следующие:

1. Гармоническая помеха

(0 = M) cos[(ia0 + Aeo)t+<рп], (2)

где // - относительная интенсивность помехи; щ - случайная начальная фаза помехи при t =0; Асо — расстройка помехи относительно центральной частоты спеюра полезного сигнала

2. Помеха с бинарной фазовой манипуляцией псевдослучайной последовательностью (ПСП-ФМ)

sn (t) = Mo"j cosf(®0 + A 0)t + <pnl te ((y - l)T„,jTn ], (3) где a j = ±1 - случайный j-Pi символ помехи длительностью Тп, действующий на к-оы тактовом интервале полезного сигнала; Тп=Т/М; M - относительная скорость манипуляции помехи.

3. Ретранслированная помеха

sn(0 = М> cosjfi>o(' - г) + 2я-£сД?[<7 - г) - (/ - \)Т}+ (4)

где г-задержка ретранслированной помехи.

4. Сканирующая по частоте помеха

sn(t) = cos[œn(t)t + çn ], (5)

где a?n(t) - случайная или детерминированная функция.

5. Импульсная помеха - хаотическая последовательность радиоимпульсов вида:

s я (г) = A(t)cos(e>nt + ç>n), 0 < t < тп, (6)

где A(t) - дискретный марковский процесс с двумя состояниями: А\ =0 и Аг =ju Ао, моменты перехода между которыми образуют пуассоновский поток;

тп < Т - случайная длительность импульса помехи, описываемая экспоненциальным законом распределения.

Непреднамеренные межсистемные и внутрисистемные помехи имеют уровни, меньшие или соизмеримые с уровнем полезного сигнала. Уровни межсистемных преднамеренных помех, которые также могут иметь место на входе приемного устройства, обычно существенно превышают уровень полезного сигнала.

Для описания шумовой помехи используем стационарный случайный процесс типа «белый гауссовский шум» с ^функцией корреляции, нулевым средним значением и односторонней спектральной плотностью мощности

Проведенный в рамках настоящего исследования обзор литературы позволил выделить четыре основных подхода к решению проблемы снижения влияния нефлуктуационных помех разных типов-на эффективность функционирования радиотехнических систем:

оперативная коррекция параметров узлов и элементов приемных устройств, синтезированных без учета влияния нефлуктуационных помех; режекция участка в спектре принимаемого процесса, соответствующего спектральным составляющим помехи;

использование компенсационных методов подавления помех, копии которых формируются в приемном устройстве с помощью различных алгоритмов фильтрации;

использование методов адаптивной фильтрации.

Перечисленные методы могут применяться как самостоятельно, так и в комплексе друг с другом.

Эффективность использования того или иного алгоритма определяется не только его собственными параметрами, но и качеством работы вспомогательных систем приемника, к числу которых, в первую очередь, относится система тактовой синхронизации. В данной работе, как и в подавляющем большинстве проанализированных работ, она полагалась идеальной. Это позволило, во-первых, оценить потенциальные характеристики предложенных методов борьбы с помехами, а, во-вторых, адекватно сравнить полученные результаты с результатами других авторов. Тем не менее, в разделе 5 рассмотрены некоторые частные вопросы влияния нефлуктуационной помехи на качество работы системы тактовой синхронизации, а также разработано устройство выделения опорного сигнала, защищенное авторским свидетельством.

Во втором разделе проведена оценка потенциальной помехоустойчивости приема сигналов МНФ с произвольным форматом при наличии в канале связи нефлуктуационных помех. Сложность и многообразие вариантов конструкций как самого сигнала МНФ (1), так и возможных помеховых воздействий не позволяют в общем виде получить аналитическое выражение для вероятности ошибки.

Для решения этой задачи предлагается использовать следующую методику (рис. 1). Вероятность попадания конца вектора в" + п, соответствующего сумме *(?) сигнала 5Я(0 и шума л(г), в область сигнала /(г) определяется расстоянием от сигнальной точки 5° до границы областей правильного приема этих сигналов:

-.*)•(.■-А

Если предположить, что помеха $л(0 является детерминированной с известными координатами, то ее влияние на сигнал можно трактовать как смещение сигнальной точки, являющейся концом вектора я".

Расстояние от смещенной сигнальной точки 5а до границы областей

равно

0'.» = Л*/2

где £>я - ъь )ЮаЬ-проекция вектора вл на прямую, соединяющую точки

/и/.

Если векторы сигнала и помехи определены на временном интервале длительности ЛТ, то

П 1 117

д

аЬ О

Ориентация вектора нефлуюуационной помехи зависит от значения ее начальной фазы срп. Для исключения влияния этого параметра необходимо провести соответствующее усреднение вероятности ошибки, зависящей от О'^, полагая, что фаза <рп равномерно распределена на интервале (-тс, н-гс]. При больших отношениях сигнал/шум верхнюю границу вероятности ошибки применительно к сигналам МНФ можно получить, пользуясь формулой для ад дитивной границы:

(7)

I х 2

Здесь Ф(х) = — \е~' 2 Л - интеграл вероятностей; сИт(Н) - объем массива

индексов модуляции.

Основной вклад в выражение (7) вносят К наибольших членов суммы, соответствующих парам сигнальных точек, расположенных на минимальном расстоянии £>'тш = тт(£>'ай ), поэтому можно с достаточной для практики точно-а*Ь

стью полагать, что

Ре Х < >,„ ]. (8)

Еще более простую, но и более грубую оценку дает верхняя граница без учета повторений:

Ре « 1-<Фф(0'т^)2/Ма)>,рп. (9)

Проведенные по формулам (7) - (9) расчеты дают основание судить, что при исследовании эффективности сложных сигнальных конструкций для вычисления вероятности ошибки можно применять приближенные формулы без существенной потери точности определения точки минимума величины Ре.

Предложенная методика была использована при оптимизации сигнальных форматов МНФ по критерию минимума вероятности ошибочного приема дискретного символа: вначале рассчитывались верхние оценки, полученные с малыми вычислительными затратами по формулам (9) или (8), а затем величина минимально достижимой вероятности ошибки в точке оптимума уточнялась по формуле (7). Анализировались следующие сигнальные форматы:

- простые сигналы МНФ с полным откликом и различными формами фазового импульса;

- простые сигналы МНФ с частичным откликом и различными формами фазового импульса;

- сигналы ЦИИМ с линейным фазовым импульсом;

- сигналы ЦИИМ с фазовыми импульсами сложной формы.

При оптимизации рассматривалась наиболее интересная со спектральной точки зрения область индексов й<1,2.

Кроме расчетов помехоустойчивости оценивались также спектральные характеристики сигнальных форматов, в частности, рассчитывался относительный уровень спектральной плотности при расстройке, в 2 раза превышающей скорость манипуляции полезного сигнала (Лгу77 2к = 2).

Результаты проведенной оптимизации представлены в табл. 1. В качестве примера приведены данные по помехоустойчивости приема наилучших сигнальных форматов на фоне гармонической помехи.

Учитывая плавный характер изменения зависимостей Ре(И) для упрощения технической реализации модемного оборудования можно допустить некоторые

отклонения от полученных оптимумов. Так, форматы №№ 4-6 построены с использованием индексов, весьма близких к легко реализуемым значениям 0,5 и 0,75. Как показывают расчеты, платой за такое упрощение формата №4 является увеличение вероятности ошибки всего в 1,06 раз. При таком же упрощении форматов №5 и №6 проигрыш по вероятности ошибки составит, соответственно, 1,1 раза и 1,6 раза. Необходимо отметить, что спектральные характеристики этих форматов сохраняют все преимущества своих прототипов.

Таким образом, проведенные исследования показали, что имеется несколько сигнальных форматов МНФ, оптимальных для использования в каналах связи со сложной помеховой обстановкой при наличии ограничений на уровень внеполосного излучения. При определенных допущениях все они могут быть достаточно просто реализованы на практике.

Таблица 1

Сигнальные форматы МНФ, оптимальные для использования в каналах связи со сложной помеховой обстановкой

Сигнальный формат Интервал обработки сигнала N Вероятность ошибки lg(Ре) (при наличии гарм. помехи) Относительный уровень спектральной плотности на частоте й>772я- = 2 дБ

№ п/п ВвдФИ L И

1 ПСМНФ 1 0,63 3 43 -40

2 ПСМНФ 2 0,75 4 -5,3 -60

3 ПРМНФ 2 0,84 4 -5,85 -35

4 ЦИИМ ПРМНФ 1 0,78/ 0,58 4 -5,96 -30

5 ЦИИМ ПСМНФ 1 0,56/ 0,76 3 -5,55 -45

6 ЦИИМ ПСМНФ 1 0,52/ 0,70 4 -5,83 -47

Как указывалось выше, в реальных радиосистемах, например, в системах сотовой связи стандарта GSM, широко используются сигналы МЧМ (/¡=0,5), поэтому третий раздел диссертации посвящен исследованию помехоустойчивости приемников таких сигналов по отношению к нефлукгуационным помехам. Известны и реально используются в радиосистемах два основных метода приема дискретных сигналов МЧМ: оптимальный когерентный с корреляционной обработкой сигнала на двух тактовых интервалах и автокорреляционный. Оба алгоритма разработаны для случая, когда в радиоканале присутствует помеха типа "белый гауссовский шум", поэтому важно получить оценку их помехоустойчиво-

ста при наличии в канале связи, дополнительно к шумовой, еще и '

нефлуктуационных помех.

Методика расчета вероятности ошибочного приема дискретного символа для оптимального когерентного приемника заключается в следующем. В предположении, что начальная фаза (рп нефлуктуационной помехи srft) является некоторой фиксированной величиной, можно рассчитать статистические характеристики условного по этому параметру распределения случайного процесса на входе порогового устройства демодулятора. Само распределение с учетом наличия на входе приемника гауссовского шума и линейности операций, проводимых в корреляторах, является нормальным. Это позволит определить также условную вероятность ошибки Ре(<рп). Как известно, при приеме сигналов МЧМ имеет место группирование ошибок, в результате чего Ре(<рп) = 2РА(рп) ■ (1 -РА(<рп)), где Рл (фп ) - вероятность возникновения первой или нечетной ошибки. Для по- '

лучения безусловной вероятности Ре ошибочного приема дискретного символа необходимо провести усреднение полученных результатов по величине случайной фазы помехи <рп, равномерно распределенной на интервале (-я; +я].

С помощью описанной методики получены выражения для вероятностей Рл (срп) при наличии различных нефлуктуационных помех: - гармонической помехи (1.2)

Pel iVn) = 1 ■- 0,5{Ф[,/2£/ЛГо(1 + <Рп))]+4pE/N0(l - /zF( Атп, срп))]},

_,ж . я-cos АапТ где F(Aan,<pn) = —-и--cos <рп;

(*/)-(Л ФПТ)2

- помехи ПСП-ФМ (3)

РЛ (<Рп ) = 1" 0,SWJ2E/N0 (1 + м®(М, aj, Ао„ ,<рп ))] +

+ Ф[т]2 Е /N0( 1 - fi<S)(M ,а j ,Асоп,<рпт,

где

Q(M,aj,Aa)n,<pn) =

= ¿H^^^t I (в* соз(Дм(1 + 2M- 2j)) +ak/1 cos(A-M(l - 2j)))] + Дм 7=I

+ {ak С05(д+и(1 + 2M_ 2j)) +ak+i cos(A+w(1 _ 27')))]}cos№ +

Am y=i

+ £ (a) sm(A~M(1 + 2M- 2j)) +afx (1 - 2y)))] +

Am 7=1

+ 81ПА|£[2 {ак 5|п(д+/(1 + 2М-1]))+а)+Х (1 -2у)))]}з1п^я],

А+м у=1

А~и = (Аа>пТ-^)/2М;А+м = (АаПТ + / 2М - ретранслированной помехи (4)

Рл{<Рп) = 1" (1 / 8){Ф[^2£/<(1 + //(СС + 55))] + + + ц(СС - (г / Г)(СС + 55) + (2 / я-)(С5 - 5С)))] +

+ Ф[л/2Ё7а^(1 + //((2 / ж)5С + СС + (г / Г)55))] + + Ф[^2£/М0 (1 + //(СС - 55 - (г / Г)СС + (2 / ;г)С5))] + + Ф[Л/2£7^о"(1 + //(СС + 55 - (г/Г)СС + (2/я-)С5))] + + Ф[Л/2ЁТЛ^"(1 + //(СС - (г / Г)55 - (2 / л")5С))] + + Ф[л/2£7Л^"(1 + //(СС - (г/Г)(СС - 55) + (2/?г)(5С + С5)))] + + Ф[л/2£/ЛГ0 (1 + //(СС - 55 ))]}, где СС = со$(рп ■ со$(тгт / 2Г), 55 = эт • зт(яг / 2Г),

С5 = сое <рп • $ш(ят / 2Г), 5С = вт • соз(ят / 22"). Для определения помехоустойчивости демодулятора по отношению к сканирующей помехе (5) с линейным изменением частоты на длительности периода ТС>Т:

фп = со0 + А а д - 2 А а> д /Тс проведено усреднение вероятности ошибки, полученной в случае гармонической помехи, расстройка Ашп которой равномерно распределена на интервале {-Асад, +Аад\.

1 „ 1 +Аа>д

Ре=~ \ [—- I Ре (<РП. МА®/7 ¥<Рп •

2я" -я _Ашд

Для хаотической импульсной помехи (6) с интенсивностями переходов пу-ассоновского потока, равными Х\ и Л2, и экспоненциальным законом распределения длительности импульсов ш{тп) = -е'^" полная условная вероятность ошибки может быть определена следующим образом:

где Р0 = \-Ф(^2Е/Ы0),

= I - 0,5{Ф[ ТгяТл^ (1+/гО,)]+Ф[л/2£Тл^(1 - /Ю,)] >,

Р2 = 1 - 0,5{Ф[рЕ/Мй(1 + {Ю2)] + Ф[л/2£ / А^о (1 - /¿)2)]}, />3 = 1 - 0,5{Ф[Л/2ЁТ^(1 + + Ф[72£/^0(1 ~ )]}.

А =

гя вшАдг

тп

соъфи -эшАП,В2 = —

этА

я

С05(рп -СОэДд,

£>3 = £>, +£)2, Ая = ЯТ/7 /4Г.

Безусловная вероятность ошибки получена численным усреднением этой величины.

На рис. 2 показаны графики вероятности ошибки при одинаковой интенсивности

перечисленных мешающих воздействий /¿=0,5 (исключение составляет импульсная помеха - в этом случае /¿=1). Рассмотрен \ случай, когда все помехи являются прицельными. Наиболее опасной при указанных условиях представляется самая простая гармоническая помеха -проигрыш по отношению сигнал/шум в этом случае составляет 5,5 дБ для вероятности 10"2. В остальных случаях проигрыши меньше и составляют следующие значения:

ретранслированная — 3,85 дБ; ПСП-ФМ (М=Т/ТП =2) - 2,16 дБ, сканирующая (АсодТ=4к) - 1,1 дБ, импульсная ((тг/Г)ср = 0,2) - 0,1 дБ. Расчеты показывают, что эффективность помехи ПСП-ФМ снижается при увеличении относительной скорости передачи М.

Кроме этого исследованы зависимости вероятности ошибки и от других параметров помех: интенсивности ц, расстройки Ь.соп, девиации частоты Дсод,

задержки т.

Аналогичные исследования были проведены для классического демодулятора сигналов с относительной фазовой манипуляцией (ОФМ) и получены формулы для вероятности ошибочного приема дискретного символа. Результаты сравнения помехоустойчивости обоих демодуляторов позволяют судить о том, что тонкая фазовая структура сигналов МЧМ хотя и незначительно, но все же более подвержена разрушающему действию нефлуюуационных помех, если они

. импульсная без помехи \(Г(/г)ср=о2)

5 10 15 20 25 Отношение сигнап/шум 2ВЫа

Рис.2

попадают в полосу основного лепестка спектра сигнала. При увеличении расстройки помех их влияние на демодулятор МЧМ уменьшается заметно быстрее.

Автокорреляционный алгоритм приема сигналов МЧМ является неоптимальной процедурой и привлекает простотой технического исполнения при некотором снижении качества приема информации по сравнению с оптимальным когерентным методом. Учитывая нелинейный характер провод имых в нем преобразований сигнала, вместо непосредственного получение выражения для вероятности ошибки путем сложного вычисления параметров закона распределения случайной величины на входе порогового устройства, был применен метод, основанный на нахождении параметров распределения квадратичной формы, составляющие которой являются ортогональными компонентами общего рэлеев-ского процесса. В соответствии с этим методом вначале определяется вероятность ошибки в канале связи с медленными рэлеевскими замираниями, одинаковыми для полезного сигнала и помехи, а затем обратным преобразованием Лапласа - Карсона от нее находится вероятность ошибки без замираний Рг(<рп), условная по значению случайной фазы помехи <рц. Выражения для вероятностей Ре{<Рп) получены при наличии в радиоканале нефлуктуационных помех (2) -(4).

При гармонической помехе (2)

Ре(<Рп) = 0.50 - 0,5[Q(x,y) - Q(y,x)] - 0,5[£(*',/) - Q{y\*')]}, где Q(m, ti) - табулированная функция Маркума,

х - (А0 /2 a^X-Ja + с + л/а - с), у = (А0 /2сг^)(|л/а + с - -Ja - с),

(Ло /2сг£ X^fd+c'+jа'-с'), у' = (Л0 / 2а^ х| Va'+c* - л/a'-cj),

а = 1 + ju2 + //(cos <рп + cos <р'п ), а'= 1 + //2 + //(cos п -cos q>n ),

Ь - 1 + //(cos <рп + cos q>*п ) + //2 cos(<Pjj - <p'n ), b'= -1 + //(cos q>n - cos <р'п ) + //2 cos(<pn - <p'n ), c2 = a2 - b2 ,c'2 = a'2 -b'2, q>' п + я72-Д mnT, a^ — мощность шума на входе приемника.

При помехе ПСП-ФМ (3) с Тп <Т выражение для вероятности ошибки выглядит аналогично предьщущему, но величина интенсивности /л в этом случае должна быть скорректирована на величину амплитудного множителя

0 = акш<Х-Н{Т„))+Ъ°шЧ'Н{]Тп),

j=i

зависящего от вектора символов помехи а = {aj^f ,a^M_l,...,a'kM_j,...}, и вида огибающей импульсной реакции входного фильтра H(t).

При ретранслированной помехе (4) с т< Г вероятность ошибки определяется следующим образом:

где V(p,v) - интегральная функция распределения Хойта,

f=(a+b)/2,g^[(a-b)/2]2+d2,

a = l + 2jucos<pn + цг ,b = l + 2//cosp' n+fi2,

d - ¡л2 sin( tp'n-<pn ) + //(sin <p'n- sin <рп ), <р'п =срп +ЖТIT.

При анализе воздействия сканирующей помехи (5) использовано численное усреднение вероятности ошибки для случая гармонической помехи по величине расстройки А фп.

Сравнительный анализ полученных результатов показывает, что все рассмотренные нефлуктуационные помехи могут довольно сильно ухудшать помехоустойчивость автокорреляционного демодулятора сигналов МЧМ, например, при относительной интенсивности //=0,5 и требуемой вероятности ошибки Ре =10"2 энергетические потери составляют от двух до трех децибел по сравнению со случаем, когда помехи отсутствуют. Наибольшее влияние оказывают гармоническая и ретранслированная помехи.

В работе исследованы зависимости вероятности ошибки и от других параметров помех: интенсивности ц, расстройки А еоп, девиации частоты А а)д,

задержки т.

Исследования, проведенные аналогично для автокорреляционного демодулятора сигналов ОФМ, показали, что его помехоустойчивость также сильно зависит от интенсивности нефлуктуационных помех, присутствующих в радиоканале.

Полученные в разделе 3 результаты позволяют сделать вывод о том, что прием сигналов МЧМ на фоне нефлуктуационных помех с помощью демодуляторов, оптимизированных для помехи типа «белый гауссовский шум», оказывается практически невозможным в широком диапазоне отношений сигнал/помеха и сигнал/шум. Необходима разработка новых методов и устройств для борьбы с такого рода помехами. Особое внимание следует уделить узкополосным (гармоническим) и сигналоподобным (ретранслированным) помехам.

В четвертом разделе методами статистической радиотехники и нелинейной фильтрации синтезированы и проанализированы оптимальные некогерентные и квазикогерентные алгоритмы приема сигналов МНФ на фоне узкополосной нефлуктуационной помехи при разном объеме априорной информации о помехе.

Изложенные методики синтеза этих алгоритмов позволяют разработать схемы приемников при любой величине интервала обработки сигнала NT. Для сокращения объема математических выкладок рассмотрен прием сигналов МНФ

с постоянным индексом и полным откликом при N=3. Как показано в разделе 1 такая величина интервала обработки оказывается оптимальной для многих сигнальных форматов.

Вначале рассмотрен оптимальный прием сигналов МНФ на фоне белого гауссовского шума и аддитивной узкополосной помехи известного уровня с частотой еоп, близкой к частоте полезного сигнала, и со случайной начальной фазой (рп, равномерно распределенной в диапазоне (-ж, ж].

Апостериорная вероятность реализации входной смеси зсп (() сигнала и помехи, содержащей вектор информационных символов Ск+2, может быть определена следующим образом:

/V [хС/7 (г, С м, <Рп )}= Рр*{Ск+2,'Рп) = К-Ррг (Ск+2 )рРг (<Рп )*

хехр

1 (¿+2)Г 2 (*+2)г

\ sai it,Ck+2,<Pn)dt + — \xif)sCIJ{t,Ck+2,(pn)dt

No o No о

Для получения апостериорной вероятности дискретного символа Q нужно усреднить величину pps{Ск+2,<рп) по двум возможным значениям символов

С], С2.....Ck_i, Ск+1, Ск+2 и по всем возможным значениям фазы (рп. В результате алгоритм принятия решения о значении дискретного символа С* примет вид: Рр.АСк =1) exp(gQ + с0 + g0 )/0 (Uacg) + ехр(а0 + с0 + Л0 )/0 {Uach) +

Р ps {С к = "О exp(fr0 +e0+n0 )/0 (Uben ) + ехр(Ь0 + е0 + о0 )/0 {Ubeo) +

d=i

) + ехрЦ + dü+ l0)I0(Uad¡)+ехр(о0 + d0 +m0)I0(Uadт) > ^ + expß) + /о + Po)I0(Uhfp)+exp^Q + /0 + r0)IQ(Ubfr) <

с;=-1

где аргументами экспоненциальных функций являются интегралы, описывающие степень корреляции между принимаемым процессом и копиями сигналов при различных сочетаниях дискретных символов Ск,Ск+1,Ск+2. Аргументы функций Бесселя формируются с помощью квадратурных составляющих величин, определяемых степенью корреляции помехового колебания, выделенного из принимаемого процесса, с копией помехи, хранящейся в приемнике. В качестве примера в соответствии с (10) смоделирован алгоритм приема сигналов МЧМ в указанных условиях. Зависимости вероятности ошибки Ре от отношения сигнал/шум 2E/N(j на входе приемника при разных интенсивностях //гармонической помехи показаны на рис. 3. Сплошные линии соответствуют алгоритму (10), а штриховые линии - случаю, когда когерентный приемник используется без специальных мер защиты от помехи. Видно, что с увеличением интенсивности помехи энергетический выигрыш от использования алгоритма растет. Так, при ве-

\ V ц=\ //=0.5

без помех» Ж \\\ \ А=0.1 «

10

Рис. 3

15 20

2ЕЛ6

роятности ошибки Ре= 10'2 для ц =0,1 он практически отсутствует, для р. =0,5 -

составляет около 1,2 дБ, а для /л=\ - несколько децибел.

Другим способом

повышения помехоустойчивости приемника является

использование алгоритмов

оптимальной нелинейной

фильтрации, позволяющих

осуществлять слежение за одним или несколькими параметрами сигнала и помехи одновременно а, следовательно, и производить последующую компенсацию этой помехи. В работе синтезированы такие алгоритмы и

проанализирована их

эффективность при различных условиях приема Для этого сигнал МНФ (1) был представлен в виде дискретно-непрерывного марковского процесса, в котором смена состояний дискретного параметра С„ может производиться в определенные моменты времени, кратные Т.

Вначале полагалось, что амплитуды и частоты полезного сигнала и помехи известны, а медленно меняющиеся случайные начальные фазы <Рс(0 и <Ри(0 являются винеровскими процессами. Априорные сведения о каждом из них задаются уравнением Фоккера-Планка-Колмогорова.

Смешанная апостериорная плотность вероятности реализации входной смеси ¡сп (Г) сигнала и помехи, содержащей вектор С1+2. равна:

<Рс><Рп) = С>Фс> <Рп )РРз №к+г\<Рс,<Рп)> где ур5(1,(рс,<рп) - апостериорная платность вероятности независимых параметров <рс и (рп, безусловная относительно вектора дискретных символов; рр1(1,Ск+21 <рс,(рп) — апостериорная вероятность состояния вектора дискретных символов при фиксированных значениях срс и <рп.

Для условной апостериорной вероятности" \<Рс(Рп)

справедливо уравнение:

РрЛ*>Ск+2 I <Рс><Рп) = Рр№ш I <Рс.<РпС*+2,<Рс,<РпУ< 9с.(Рп) >}>

где

к+2

Fit, к+2>

1=1

Ft(t,C„<Pc,<Pn) = "(11 No )[*(0 " scn, С> Ci,<Po<Pn )]2.

<F(t,<pc,<pn)> i I ... S ?:F(t,Ck+2,<Pc><Pn)PpS(.tXk+2\<Pc><Pn)-c,~ic2=-i cM=-ict+2=-i

После усреднения этого выражения по двум возможным значениям символов Сь Сг,..., Q.i, Chi получен алгоритм оценки дискретного информационного символа Q из условия максимума апостериорной вероятности в момент времени t = (к + 2)Т. Этот алгоритм по структуре подобен алгоритму (10), если положить коэффициенты, определяемые функциями Бесселя, равными единице. Схема содержит набор корреляторов, определяющих уровень схожести компенсированной смеси с опорными сигналами, соответствующими всем возможным сочетаниям информационных символов Сь С*м> Q+Принятые решения С*. передаются по цепи информационной обратной связи в блок формирования опорных колебаний для коррекции фаз этих колебаний.

Оценочные значения начальных фаз срс и <рп формируются двумя схемами фазовой автоподстройки в соответствии со следующими алгоритмами:

Ж*+2 > _ о V

W0-st+2],(ii)

'8<рс*' ' д<рп* где , - крутизна характеристик управляющих элементов в каждом канале подстройки фазы; К\кКг- коэффициенты, зависящие от апостериорных дисперсий фаз и спектральной плотности ЛГ0

В структуру синтезированного квазикогерентного приемника (рис. 4)

4- Влок

формирования

весовых

коэффициентов

■4-

Рис.4

входят два вычитателя. Первый вычитатель осуществляет компенсацию помехи во входной смеси х(с) с помощью формируемой копии помехи 3п(1>Фп*)' после него сигнал подается на демодулятор для принятия решения о принимаемом символе. Второй вычитатель необходим для правильной работы схемы формирования копии помехи. Он осуществляет компенсацию сигнала в принимаемой смеси д:(0- Для этого используется средневзвешенная копия 8/Ь+2. Получаемое таким образом колебание содержит в идеальном случае только помеху и флуктуационный шум. Далее это колебание используется в схеме ФАПЧ канала помехи.

На рис. 5 в качестве примера показано семейство характеристик помехоустойчивости квазикогерентного приемника сигнала МЧМ на фоне прицельной гармонической помехи со случайной начальной фазой и относительной интенсивностью ¡л =0,5. Параметрами, определяющими вид этих графиков, являются безразмерные априорные дисперсии а2 и а2п набегов фаз за время одного тактового интервала Т.

10 15 20 25

Отношение сигнал/шум 2Е/Л/0

Рис. 5

Анализ результатов показал, что флуктуации начальной фазы полезного сигнала оказывают большее влияние на помехоустойчивость приемника, чем аналогичные флуктуации фазы гармонической помехи. Этот факт объясняется тем, что именно в фазовой структуре сигнала содержится информация о дискретном символе. На этом же рисунке приведены кривые, построенные при отсутст-

вии гармонической помехи, при отсутствии цепей компенсации помехи, а также при некогерентной обработке помехи. Видно, что использование полученных выше алгоритмов фильтрации фаз значительно улучшает помехоустойчивость приемника: например, для вероятности ошибки Рг=10"2 энергетический выигрыш по сравнению с последним случаем составляет в среднем около 4 дБ, а по сравнению со случаем отсутствия цепей компенсации—не менее 5,5 дБ.

Влияние интенсивности помехи на вероятность ошибки иллюстрируется кривыми на рис. 6. Одна из них построена при отсутствии цепей компенсации помехи, две другие — при совместном использовании синтезированных алгоритмов. Если в первом случае с ростом ц вероятность ошибки значительно увеличивается (более, чем на 4 порядка), то во втором случае наблюдается практически полное подавление гармонической помехи при любых значениях /л е(0,1].

На следующем этапе исследования рассмотрена оптимальная нелинейная фильтрация сигналов МНФ на фоне нефлуюуационной помехи со случайной несущей частотой. В этом случае случайная составляющая фазы помехи имеет вид:

<

о

где первое слагаемое характеризует флуктуации фазы помехи за счет изменений ее частоты (случайных или преднамеренных), а второе — за счет несгабильностей задающего генератора.

Проведенный синтез квазикогерентного приемника показал, что в этом случае в его схему вместо узла с коэффициентом передачи Кг необходимо ввести дополнительное звено - пропорционально-интегрирующий фильтр, линейная ветвь которого позволяет отслеживать флуктуации фазы, а интегрирующая ветвь - флуктуации частоты. Постоянная времени интегрирования фильтра выбирается в соответствии со скоростью изменения несущей частоты помехи. В остальном схема остается без изменений.

Рис. 6

На рис. 7 показаны характеристики помехоустойчивости квазикогерентного приемника сигнала МЧМ на фоне гармонической помехи со случайной начальной фазой и неизвестной частотой. Видно, что отсутствие информации о частоте помехи довольно сильно ухудшает качество связи, так, например, для Ре =10'4 наличие, кроме фазовых флуетуаций, еще и флуктуации частоты приводит к дополнительному энергетическому проигрышу около 1 дБ. Из сравнения кривых также видно, что при уменьшении скорости изменения частоты помехи, например, при уменьшении параметра а Т от 1 до 0,1 (при прочих равных усло-

п

виях) вероятность ошибки уменьшается.

о.

1-3

Э о

Г

о ш -6

-7

- некогерент 1 ~,м| " ная обработка помехи

\ N. . ч ~ —— — без компе нсации го» <ехи

"----■•

¿7 =0.25 а-1 Т= 0

/ без пом :хи / т=а-- ч>п

<Г?Г=0.25 Сг1 Г = 0.25 Й7 <Рс а О— "1

Т=0.25 <*\ Т=0 7 У ' / \ <оп

о? Г=0.01 о] Т= 0 <РП <Рс

5 «г* Г =0.25 <Рс

Г = 1 <7 Г-5

Шд

25

30

35

0 5 10 15 20

Отношение сигнал/шум 20М>

Рис.7

Здесь же штриховой линией показаны зависимости вероятности ошибки для приемника без слежения за изменяющейся частотой гармонической помехи (сканирующая помеха). Использованы близкие параметры поме-ховых колебаний, в частности девиация частоты полагалась равной Лап = 2л"и 4л; а скорость изменения частоты - такой, что на интервале обработки полезного сигнала несущую частоту помехи можно считать постоянной. Видно, что использование синтезированных алгоритмов позволяет получить энергетический выигрыш, например, для Ре = 10~3 он составляет около 3 дБ.

Исследованы зависимости вероятности ошибки от интенсивности гармонической помехи с неизвестной частотой. Показано, что при отсутствии флуктуации фазы полезного сигнала для всех значений интенсивности ц синтезированные алгоритмы обеспечивают выигрыш в помехоустойчивости, увеличиваю-

Г = 1а Т = 2 5

щийся с ростом /л (до двух порядков по вероятности ошибки), по сравнению со случаем, когда компенсация помехи отсутствует. Появление флуюуаций фазы полезного сигнала существенно не меняет ход графиков, смещая их в сторону увеличения вероятности ошибки.

В пятом разделе диссертации предложены и исследованы алгоритмы адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех при приеме модулированных сигналов с непрерывной фазой. Известно, что эффективным способом борьбы с нефлуктуационными помехами является использование адаптивных фильтров (АФ), обычно реализуемых как нерекурсивные цифровые фильтры с регулируемыми весовыми коэффициентами (ВК). Предложены два вида адаптации фильтра: по параметрам помехи и по параметрам полезного сигнала. Первый вид используется, когда параметры помехи на приемной стороне известны и требуется так настроить фильтр, чтобы наилучшим образом осуществить ее подавление. Возникающие при этом искажения полезного сигнала желательно свести к минимуму. В условиях, когда параметры помех априорно неизвестны или меняются во времени, необходимо применять алгоритмы работы АФ, максимизирующие сигнальную составляющую в принимаемой смеси "сигнал + помеха". Дня этого на приемной стороне должны быть известны некоторые характерные свойства полезного сигнала, желательно, отличаюшде его от помехи.

Проанализирована помехоустойчивость оптимального когерентного и автокорреляционного приемников сигналов МНФ, в структуре которых предусмотрены адаптивные фильтры. Д ля различных алгоритмов адаптации методом машинного моделирования получены зависимости вероятности ошибки приема дискретного символа от параметров АФ, характеристик помех и сигнала на входе приемника.

Элемент выходной последовательности АФ в пространстве комплексных огибающих имеет вид

где X,- =[х1,х;_1,...х,_л,+1]т - вектор последовательности входных отсчетов; \У = , ,..., - вектор ВК в г'-й момент времени.

Вначале рассмотрен алгоритм адаптивной режекции помехи, использующий метод наименьших квадратов. Применение этого алгоритма целесообразно для борьбы с нефлуктуационными помехами узкополосного типа, например, гармоническими, когда на приемной стороне известна несущая частота помехи, и можно сформировать эталонный сигнал - образец помехового колебания. Такой АФ позволяет регулировать полосу частот, формировать нули и осуществлять адаптивное слежение за точным значением частоты и фазы помехи. Текущая подстройка вектора ВК осуществляется следующим образом:

м/[*х =ц/[+ !&е,Хъ =м/'г +2<1Е1Хь,

где с! - параметр, определяющий скорость сходимости и устойчивость АФ, г,- -выходной отсчет устройства подавления помехи, л^,- и л^,- — отсчеты эталонного сигнала, разделенные интервалом дискретизации /к.

На рис. 8 приведены графики зависимости вероятности ошибки Ре при приеме сигналов МНФ (на примере МЧМ) от величины АсорТ=2оВ2 Т/&1, где В

- амплитуда эталонного

_-1

£ 3

5 Ж Ю х

I"2

Л

й о

X

к

а «8-3

< \ \ \ 2 £ Ч "/Л/о =10 /у

к. 1 \ \ Л чЧ к \ А

' ч // *

1--.-П

3 - /¿=0.5 ^=1

сигнала. При моделировании полагалось, что входной фильтр имеет полосу пропускания, достаточно широкую, чтобы считать шум на входе демодулятора некоррелированным (было принято Дгоф=68/Т), а частота помехи попадает в зону основного лепестка спектра полезного сигнала. Показаны следующие случаи: помеха прицельная сот = а0 (кривые 1); частота помехи от=аь+я/Т (кривые 2); частота помехи совпадает с частотой первого нуля спектра аш - Щу +3л/ 2Т (кривые 3).

Аналогичные

исследования выполнены для автокорреляционного демодулятора, построенного с использованием на его выходе ФНЧ с полосой, меньшей 2щ а также с интегратором на выходе. Из полученных данных следует, что имеется оптимальное значение полосы режекции адаптивного фильтра Ао)Р, лежащее в интервале [0,02/Г, 0,06/Г]; эта величина не зависит от алгоритма обработки сигнала, а определяется спектральными свойствами гармонической помехи и полезного сигнала.

Исследовано изменение вероятности ошибки от индекса модуляции 0,5 <Л< 1 при различных входных отношениях сигнал/шум А^сгщ и показано, что поражающее действие гармонической помехи сильнее сказывается на узкополосных сигналах (й->0,5), соответственно и положительное влияние АФ на качество приема более заметно при малых А.

Изучено влияние адаптивного режекгорного фильтра на параметры системы тактовой синхронизации при приеме сигналов МЧМ на фоне гармонической

0.002 0.02 0.2 2 Полоса режекции ЛарТ Рис. 8

20

помехи, в частности, на статистические характеристики джиггера тактовой сетки. Для анализа использовались параметры распределений глазковых диаграмм, образованных наложением множества реализаций суммы полезного сигнала и гармонической помехи вблизи идеальной границы тактового интервала. Показано, что минимальный джитгер наблюдается при выборе указанной выше оптимальной полосы режекции адаптивного фильтра Л со р, а также определено, что имеется достаточно широкий диапазон Леор е (0,02/Г;0,5/Г), в пределах которого этот джиггер можно считать нормально распределенным.

Далее в разделе рассмотрены градиентные алгоритмы адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех с алгоритмами подстройки весовых коэффициентов АФ по параметрам полезного сигнала. Первый алгоритм ориентирован на прием сигналов с постоянной огибающей, к классу которых относятся и сигналы МНФ. Для настройки вектора весовых коэффициентов нерекурсивного фильтра используется следующее соотношение:

где д - коэффициент, определяющий степень инерционности и устойчивость процесса адаптации, (•)* - знак комплексного сопряжения. С помощью этого ал-

0 9

горитма минимизируется целевой функционал где //=((>*,■ | -1) ,

М {•} - знак статистического усреднения.

В работе исследована скорость сходимости алгоритма при различных нефлуктуационных помехах, определена оптимальная величина в. = 104. Показано, что возможно существенное уменьшение времени адаптации (в 4 - 5 раз) при использовании модифицированного варианта этого алгоритма:

; Л, (12)

в котором на каждом шаге адаптации дополнительно вычисляется вектор VJ'.

Исследована помехоустойчивость демодуляторов сигналов МНФ при использовании такого АФ. Результаты моделирования представлены на рис. 9 и 10 (штрих-пунктирные линии).

Второй алгоритм адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех использует характерную информацию о фазовой структуре сигнала МНФ, в большинстве случаев отличной от фазовой структуры помех, в частности, того факта, что, согласно (1), модуль производной информационной составляющей фазы на длительности к-го тактового интервала равен

С = 2яЬкдЧ0.

С учетом того, что в соответствии с (1) модуль производной комплексной огибающей сигнала МНФ равен предложен новый градиентный алгоритм подстройки модуля ВК, контролирующий фазовую траекторию принимаемого процесса:

Математическое моделирование выполнялось при длине нерекурсивного фильтра 256 элементов и £/=10 .

Для сигналов с линейным фазовым импульсом и постоянным индексом модуляции величина (7 также постоянна и равна лй / Т.

На рис. 9 (штриховые линии) представлены характеристики помехоустойчивости приема сигналов ПРМНФ с к =0,5 при использовании корреляционного демодулятора с фазовым алгоритмом адаптации. Для примера приведены графики, полученные в случае гармонической помехи. Сплошные линии построены без адаптивного фильтра.

Расчеты показали, что энергетический выигрыш, получаемый от использования алгоритма (13), по сравнению с приемом без АФ составляет не менее 2,4 дБ. Также наглядно видно преимущество фазового алгоритма адаптации по сравнению с амплитудным: в случае гармонической помехи первый алгоритм обеспечивает выигрыш не менее 3 дБ. Некоторое снижение качества при отсутствии помех (существенно большее для алгоритма (12)) может бьггь объяснено нежелательным для когерентной обработки побочным эффектом разрушения структуры полезного сигнала за счет влияния АФ.

При наличии ретранслированной помехи указанные соотношения в основном сохраняются, хотя достигаемый выигрыш от применения АФ не столь велик, как при гармонической помехе, и составляет около 0,6 дБ. К сожалению, при приеме сигнала на фоне помехи ПСП-ФМ с большой относительной скоростью передачи М оба рассматриваемых алгоритма неэффективны. Это связано с шумоподобным характером такой помехи. Как показывает проведенное моделирование, выигрыш в качестве приема появляется при уменьшении величины М до 0,1.

Аналогичные результаты получены и для автокорреляционного демодулятора.

5 10 15

Отношение сигнал/шум 2Е/Л/0 Рис.9

Преимущества фазового алгоритма подтверждены и результатами, приведенными на рис. 10, где показаны зависимости Ре от количества гармонических помех п, одновременно присутствующих на входе приемника и

распределенных с равномерным шагом в полосе 1,5 л!Т. В отличие от амплитудного алгоритма он позволяет эффективно бороться не с одной, а как минимум с 3 - 4 помехами.

Анализ показал, что указанные преимущества

алгоритма (13) имеют место в практически важной области малых индексов модуляции А <0,75.

Полученные в работе результаты позволяют

2ВЫц-20

2 3 4 5 Количество гармонических помех л

Рис. 10

утверяадать, что использование адаптивной фильтрации для сигналов ПСМНФ в каналах связи с нефлуктуационными помехами позволяет в ряде случаев обеспечить более высокое качество связи по сравнению с сигналами, построенными на основе прямоугольного ЧИ. Это подтверждает некоторые выводы, сделанные в разделе 2. Энергетический выигрыш, полученный при моделировании в случае прицельной гармонической помехи, невелик и составляет, например, при // =1 около 0,05 дБ и 0,1 дБ - в случае помехи ПСП-ФМ. Использование сигналов ГЖМНФ заметного улучшения характеристик помехоустойчивости не дает.

При приеме сигналов ПСМНФ на фоне многочастотной гармонической помехи адаптивный алгоритм (13) обеспечивает такуку же эффективность ее подавления, как и при приеме ПРМНФ сигналов - минимум 3-4 помехи.

В разделе 2 отмечалось, что сигналы со сложными формами ФИ оказываются весьма эффективными в спектральном смысле, поэтому был проведен анализ влияния гармонической помехи, расстроенной относительно центральной частоты спектра полезного сигнала. Показано, что при использовании АФ с алгоритмом (13) наблюдается улучшение помехоустойчивости в области малых расстроек. Наилучшие показатели достигаются для сигналов МНФ с ЧИ в виде полупериода синусоиды: область, в которой обеспечивается выигрыш, практически равна ширине главного лепестка спектра. Это почти в два раза больше, чем для сигналов ПРМНФ и ГЖМНФ.

Эффективность использования алгоршма (13) значительно повышается при приеме сигналов ЦИИМ ПРМНФ (£ =1, й,/^ =0,75/0,5) на фоне нефлуюуационных помех. Показано, что его применение в этом случае дает энергетический выигрыш больший, чем, например, при приеме сигналов МЧМ: при //=0,5 и

Ре =10'2 он составляет 2,9 дБ доя ЦИИМ и 2,4 дБ для МЧМ. При увеличении величины /л выигрыш растет.

Важно отметить, что алгоритм (13) обеспечивает заметное улучшение помехоустойчивости приема сигналов ЦИИМ на фоне сигналоподобной (ретранслированной) помехи: выигрыш составляет, например, около 1 дБ для Ре =10"2 и ¡1 =0,5.

Представляет интерес сравнение оценок помехоустойчивости приемника сигналов МНФ (в частности МЧМ) при использовании адаптивной фильтрации (13) с оценками, полученными в разделе 4, когда подавление узкополосной не-флуктуационной помехи осуществляется либо с помощью алгоритма некогерентной обработки помехи (10), либо с помощью алгоритма оптимальной нелинейной фильтрации (11). На рис. 11 показаны зависимости вероятности ошибки, построенные при одинаковом для всех случаев условии, что помеха является прицельной гармонической с интенсивностью ц =0,5, а флуктуации начальной фазы полезного сигнала отсутствуют. Приемник с алгоритмом адаптивной фильтрации (13) обеспечивает при вероятности ошибки 10" энергетический выигрыш около 3 дБ по сравнению с некогерентным приемником и проигрывает квазикогерентному приемнику 1,5 дБ. При этом следует заметить, что техническая реализация цифрового нерекурсивного АФ является более простой задачей.

На этом же рисунке приведена кривая помехоустойчивости, полученная при моделировании адаптивного режекторного фильтра на основе алгоритма подстройки весовых коэффициентов по методу наименьших квадратов (МНК). Из сравнения графиков видно, что в случае применения алгоритма (13) платой за отсутствие информации о частоте помехи является энергетический проигрыш около 0,6 10 15 20 25 30 35 г г

Отношение сигнал/шум 2ВЦ, ПРИ указанной выше

рис 11 вероятности ошибки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с поставленной целью, состоящей в разработке научно-обоснованных методов и технических решений, обеспечивающих решение проблемы помехоустойчивого приема дискретной информации в сложных помехо-вых условиях для систем связи, использующих модулированные сигналы с непрерывной фазой, получены следующие основные результаты:

1. Предложены основные методы решения вышеуказанной проблемы:

- оптимизация сигнальных форматов МНФ по критерию минимума вероятности ошибочного приема дискретного символа при наличии в канале связи нефлуктуационных помех различных видов;

- оперативная коррекция параметров узлов и элементов приемных устройств, синтезированных без учета влияния нефлуктуационных помех;

- режекция участка в спектре принимаемого процесса, соответствующего спектральным составляющим помехи;

- использование компенсационных методов подавления помех;

- использование методов адаптивной фильтрации. Проанализирована эффективность предложенных методов.

2. Разработана методика оценки помехоустойчивости приема дискретных сигналов в каналах связи с аддитивными помехами широкого класса. С использование этой методики впервые проведена оптимизация сигнальных форматов МНФ по критерию максимума помехоустойчивости приема дискретной информации. Показана высокая эффективность использования в таких каналах сигналов МНФ со сглаженной формой частотного импульса в виде полупериода синусоиды и сигналов с циклически изменяющимся индексом модуляции. Установлено, что оптимальными являются следующие форматы МНФ: на основе прямоугольного частотного импульса (ПРМНФ Ь=2, А =0,84 и ЦИИМ ПРМНФ Ь= 1, /¡[//¡2 =0,78/0,58) и на основе частотного импульса в виде полупериода синусоиды (ПСМНФ 1=2, А =0,75 и ЦИИМ ПСМНФ ¿=1, к\/к2 =0,7/0,52). Для упрощения технической реализации модемов без существенной потери качества связи возможен выбор ближайших рациональных индексов.

3. Установлено, что наибольшее влияние на качество приема сигналов МНФ оказывают сигналоподобная (ретранслированная) помеха и прицельная узкополосная (гармоническая) помеха.

4. Впервые проведен анализ влияния нефлуктуационных помех различных видов (гармонической, фазоманипулированной, ретранслированной, сканирующей, импульсной) на помехоустойчивость демодуляторов дискретных сигналов МНФ без специальных мер защиты: когерентного демодулятора, оптимизированного для помехи типа «белый гауссовский шум», и автокорреляционного демодулятора. Показано, что использование таких демодуляторов для приема сигналов МЧМ (практически важного частного случая сигналов

МНФ) в условиях нефлуюуационных помех делает прием практически невозможным в широком диапазоне отношений сигнал/шум и сигнал/помеха. Энергетический проигрыш достигает в этом случае десятков децибел.

5. Разработан и проанализирован оптимальный алгоритм приема сигналов МНФ с некогерентной обработкой узкополосной нефлукгуационной помехи. Впервые показано, что этот приемник в отличие от приемника, оптимального на фоне белого гауссовского шума, содержит дополнительные узлы вычисления весовых коэффициентов для коррекции величины корреляционных интегралов. Значения этих коэффициентов зависят от степени корреляции принимаемой помехи и копии помехи, хранящейся в приемнике. Энергетический выигрыш по сравнению со случаем приема без учета этих коэффициентов составляет более 1 дБ.

6. Впервые разработан и проанализирован квазикогерентный алгоритм приема сигналов МНФ на фоне узкополосной нефлукгуационной помехи при различном объеме априорной информации о действующей нефлукгуационной помехе (случайная начальная фаза, неизвестная частота). Такой приемник содержит, кроме тракта оценки информационного символа, две системы ФАПЧ для формирования копий сигнала и помехи с перекрестными связями; для работы кольца автоподстройки помехи необходимо вычисление средневзвешенной копии полезного сигнала Показано, что в таком квазикогерентном приемнике может быть осуществлена наиболее эффективная компенсация узкополосной нефлукгуационной помехи и обеспечен энергетический выигрыш более 5 дБ по сравнению с приемом без компенсации помехи. Отсутствие информации о несущей частоте помехи дополнительно к случайному характеру изменения начальной фазы приводит к энергетическим потерям около 1 дБ.

7. Показано, что эффективным методом борьбы с узкополосными нефлукгуаци-онными помехами является адаптивная фильтрация:

- для борьбы с узкополосными, например, гармоническими помехами, частота которых может быть оценена на приемной стороне, хорошие результаты дает применение адаптивных режекгорных фильтров, использующих метод наименьших квадратов; оптимальным является соотношение полосы режекции и скорости передачи информации АсаГ =0,02...0,06; наибольшая эффективность достигается в случае приема сигналов МНФ с малыми индексами модуляции Л->0,5, например, при Ре =10"2 и ц =0,5 энергетический выигрыш от применения АФ составляет не менее 4 дБ и возрастает с увеличением интенсивности помехи;

- при отсутствии априорной информации о нефлукгуационной помехе следует применять алгоритмы адаптивной фильтрации, использующие для подстройки параметров фильтра характерную информацию о структуре сигнала МНФ, например, о постоянстве его огибающей (12) или о законе изменения фазы (13); для сигналов с малыми индексами модуляции (/г <0,75) эффективность второго способа значительно выше, в частности, ее-

ли при первом способе настройки АФ может уверенно выделять полезный сигнал на фоне одной гармонической помехи, то при втором - на фоне 3 -4 таких помех; можно утверждать, что энергетический выигрыш второго способа по сравнению с первым составляет не менее 3 дБ; эффективность обоих алгоритмов снижается при увеличении широкополосности помехи.

8. Приемник с алгоритмом адаптивной фильтрации (13) обеспечивает при вероятности ошибки 10'3 энергетический выигрыш около 3 дБ по сравнению с некогерентным приемником и проигрывает 1,5 дБ квазикогерентному приемнику.

9. Применение адаптивных фильтров позволяет улучшить характеристики вспомогательных систем демодулятора, в частности, системы тактовой синхронизации. Оптимальным значением полосы режекции АФ А® ропт с точки

зрения качества работы этой системы является величина, лежащая в интервале 0,021Т...0,О61Т.НряАо) р < Асо ропт происходит увеличение джитгера тактового момента за счет действия нескомпенсированной помехи, при Аар > Ашропт - за счет режекции спектра полезного сигнала. Имеется

достаточно широкий диапазон Асо р е (0,02 / Т;0,5 / Г) ,/в пределах которого остаточный после фильтрации джиттер можно считать нормально распределенным.

10. Разработаны и защищены авторскими свидетельствами следующие устройства:

- устройство для формирования сигналов МЧМ;

- устройства для коррекции ошибок, возникающих при приеме сигналов МЧМ на фоне помех;

- устройство выделения сигнала тактовой синхронизации при приеме сигналов ЦИИМ

Таким образом, в диссертации разработаны научно-обоснованные методы и технические решения, обеспечивающие решение проблемы помехоустойчивого приема дискретной информации в сложных помеховых условиях для систем связи гражданского и оборонного назначения, использующих модулированные сигналы с непрерывной фазой. Эти результаты направлены на обеспечение высокого качества обмена информацией по существующим и перспективным радиоканалам и вносят значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности, что подтверждается их внедрением на четырех предприятиях оборонного комплекса.

Результаты диссертации опубликованы в 50 работах, основными из которых являются следующие:

1. Куликов Г.В. Влияние гармонической помехи на помехоустойчивость корреляционного демодулятора сигналов МЧМ // Радиотехника. - 2002. - № 7. - С. 42 - 44.

• • ^ЦЙОНАЛЬН.АЯ 1 БИБЛИОТЕКА | С. Петербург { 03 300 агг !

2. Куликов Г.В. Анализ влияния псевдослучайной фазоманипулированной помехи на помехоустойчивость корреляционного демодулятора сигналов с минимальной частотной манипуляцией // Радиотехника и электроника. - 2002. -Т. 47, №8.-С. 973-976.

3. Куликов Г.В. Помехоустойчивость приемников модулированных сигналов с непрерывной фазой при наличии нефлуктуационных помех // Радиотехника. -2003.-№7.-С. 21-25.

4. Куликов Г.В. Эффективность использования адаптивного фильтра для подавления гармонической помехи при приеме модулированных сигналов с непрерывной фазой // Радиотехника и электроника. - 2003. - Т. 48, № 7. - С. 854 -857.

5. Куликов Г.В. Два алгоритма адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех при приеме модулированных сигналов с непрерывной фазой // Наукоемкие технологии. - 2003. - № 6.

6. Куликов Г.В. Алгоритм цифровой адаптивной фильтрации модулированных сигналов с непрерывной фазой при наличии нефлуктуационных помех // Труды 5-й Международной конф. «Цифровая обработка сигналов и ее примене-ние-2003». -М.: 2003. - С. 63 - 65.

7. Куликов Г.В. Помехоустойчивость корреляционного приемника сигналов МЧМ при наличии нефлуктуационных помех // Труды Ш Всероссийской на-уч.-практ. конференции «Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем». - Ульяновск: УлГУ, 2001. - С. 116 -118.

8. Куликов Г.В. Алгоритм адаптивной фильтрации нефлуюуационных помех для приема сигналов с минимальной частотной манипуляцией // Труды 11 Международной науч.-техн. конф. «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций». - Рязань: 2002. - С. 129 -130.

9. Куликов Г.В. О влиянии некоторых нефлуктуационных помех на качество приема сигналов МЧМ с помощью автокорреляционного демодулятора // Научный вестник Ml ТУ ГА. Сер. Радиофизика и радиотехника. - М: Ml ГУ ГА, 2002. - № 51. - С. 47 - 52.

Ю.Куликов Г.В. Оценка помехоустойчивости демодуляторов сигналов МНФ с частичным откликом при наличии нефлуктуационных помех // Научный вестник Ml ТУ ГА. Сер. Радиофизика и радиотехника. - М.: Ml ТУ ГА, 2002. -№51.-С. 52-57.

П.Куликов Г.В. Влияние адаптивного фильтра на параметры тактовой синхронизации при приеме сигналов с минимальной частотной манипуляцией на фоне гармонической помехи // Научный вестник Mi ТУ ГА. Сер. Радиофизика и радиотехника - М.: МГГУ ГА. - 2003. - № 62 - С. 45 - 50.

12. Куликов Г.В., Парамонов К.А. Влияние нефлуктуационных помех на помехоустойчивость приема сигналов ЦИИМ // Труды LVII науч. сессии НТОРЭС им. A.C. Попова, поев. Дню радио. - М.: 2002. - Т. 2. - С. 81 - 84.

j

j 13. Куликов Г.В., Парамонов KA. Влияние нефлуктуационных помех на по-

| мехоустойчивость приема сигналов ЦИИМ с фазовыми импульсами

i сложной формы // Труды 7-й Российской науч.-техн. конф. по элекгромаг-

it нигаой совместимости. - С-Пб.: БИТУ, 2002. - С. 346 - 350.

| 14. Куликов Г.В., Баланов М.Ю., Парамонов К.А. Адаптивная фильтрация

} сигналов с циклически изменяющимся индексом модуляции в условиях

( действия нефлуктуационных помех // Труды 9-й Международной науч.-

техн. конф. «Радиолокация, навигация, связь». - Воронеж: 2003. - С. 17 - 22.

15. Константинов П. А., Куликов Г.В. Анализ помехоустойчивости модема при цифровой обработке сигналов с минимальной частотной манипуляцией // Радиотехника. - 1985. - № 1 - С. 57 - 60. Ч 16. Парамонов A.A., Куликов Г.В. Автокорреляционный демодулятор сигна-

лов ЧМНФ // Радиотехника. - 1985. - № 5. - С. 47 - 51. 1« 17. Парамонов A.A., Куликов Г.В. Помехоустойчивость автокорреляционного

I, демодулятора сигналов МЧМ в двухлучевом канале связи И Радиотехника.

-1987,-№6.-С. 19-21. | 18. Парамонов A.A., Куликов Г.В., Емельянов П.Б. Оптимальный прием сиг-

( налов МНФ со сглаженной фазой // Изв. высш. учеб. заведений. Сер. Ра-

{ диоэлекгроника. -1989. - №7.

! 19. Емельянов П.Б., Куликов Г.В., Парамонов A.A. Анализ влияния нефлук-

I туационных помех на помехоустойчивость приема сигналов передачи

данных. Часть 1: Сигналы с фазовой модуляцией // Применение дистанци-* онного радиозондирования для решения задач ПАНХ: Межвуз. сб. научн.

, тр.-М.:МИИГА, 1990.-С. 26-38.

1 20. Куликов Г.В. Оценка влияния аналого-цифрового преобразования на по-

| мехоустойчивость приема сигналов // Вопросы повышения помехоустой-

\ чивости и эффективности радиотехнических систем: Сб. науч. тр. - М.

I МИРЭА, 1991.-С. 52-55.

21. Куликов Г.В. Исследования экспериментального модема для передачи ( данных по телефонным каналам // Методы представления и обработки ин-

формации в радиотехнических системах: Сб. науч. тр. - М.: МИРЭА, 1993. -С. 108-111.

22. Парамонов A.A., Куликов Г.В. Цифровые системы и узлы радиоприемных устройств. Учебное пособие. - М.: МИРЭА, 1999. -102 е.: ил.

23. A.c. 1197129 (СССР). Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов/ Куликов Г.В., Шайкин В.В. - Опубл. в Б. И., 1985. - № 45.

24. A.c. 1385318 (СССР). Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов / Куликов Г.В., Копцсв A.A. - Опубл. в Б. И., 1988.-№ 12.

25. A.c. 1679641. Устройство выделения опорного сигнала / Куликов Г.В., Парамонов A.A.,Емельянов П.Б.,Калинин А.П. - Опубл. в Б.И., 1991. - №35.

»11540

Подписано в печать 23.06.2003г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,86. Усл. кр.-огг. 7,44. Уч.-изд. л. 2,0. Тираж 100 экз. С 531

Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) 119454, Москва, просп. Вернадского, 78

Список сокращений.

Введение.

1. Характеристики сигналов и помех. Методы борьбы с нефлуктуационными помехами в каналах связи.

1.1. Основные сведения о модулированных сигналах с непрерывной фазой.

1.2. Характеристики помех, действующих в каналах связи.

1.3. Обзор методов решения проблем, связанных с влиянием нефлуктуационных помех на качество работы радиотехнических систем.

2. Оценка помехоустойчивости приема сигналов МНФ с произвольным форматом при наличии в канале связи нефлуктуационных помех.

2.1. Методика оценки помехоустойчивости приемников сигналов МНФ при наличии в радиоканале нефлуктуационных помех.

2.1.1. Оценка точности вычислений вероятности ошибки при наличии в канале радиосвязи только белого шума.

2.1.2. Оценка точности вычислений вероятности ошибки при наличии в канале радиосвязи белого шума и нефлуктуационной помехи.

2.2. Сигналы МНФ с постоянным индексом и полным откликом.

2.3. Сигналы МНФ с постоянным индексом и частичным откликом.

2.4. Сигналы ЦИИМ с прямоугольным частотным импульсом.

2.5. Сигналы ЦИИМ с фазовыми импульсами сложной формы.

2.6. Сравнение результатов и выработка рекомендаций.

3. Исследование помехоустойчивости приемников сигналов МЧМ по отношению к нефлуктуационным помехам.

3.1. Помехоустойчивость когерентного приемника сигналов МЧМ при наличии нефлуктуационных помех.

3.1.1. Исследование помехоустойчивости когерентного приемника сигналов МЧМ по отношению к гармонической помехе.

3.1.2. Исследование помехоустойчивости когерентного приемника сигналов МЧМ по отношению к помехе ПСП-ФМ.

3.1.3. Исследование помехоустойчивости когерентного приемника сигналов МЧМ по отношению к ретранслированной помехе.

3.1.4. Исследование помехоустойчивости когерентного приемника сигналов МЧМ по отношению к сканирующей помехе.

3.1.5. Исследование помехоустойчивости когерентного приемника сигналов МЧМ по отношению к импульсной помехе.

3.1.6. Сравнение результатов.

3.2. Помехоустойчивость автокорреляционного приемника сигналов

МЧМ при наличии нефлуктуационных помех.

3.2.1. Исследование помехоустойчивости автокорреляционного приемника сигналов МЧМ по отношению к гармонической помехе.

3.2.2. Исследование помехоустойчивости автокорреляционного приемника сигналов МЧМ по отношению к помехе ПСП-ФМ.

3.2.2. Исследование помехоустойчивости автокорреляционного приемника сигналов МЧМ по отношению к ретранслированной помехе.

3.2.4. Исследование помехоустойчивости автокорреляционного приемника сигналов МЧМ по отношению к сканирующей помехе.

3.2.5. Сравнение результатов.

4. Оптимальные и квазикогерентные алгоритмы приема сигналов МНФ на фоне нефлуктуационных помех.

4.1. Оптимальный прием сигналов МНФ на фоне узкополосной помехи со случайной начальной фазой.

4.2. Квазикогерентные алгоритмы приема сигналов МНФ на фоне нефлуктуационной помехи.

4.2.1. Оптимальная нелинейная фильтрация сигналов МНФ на фоне нефлуктуационной помехи со случайной t начальной фазой.

4.2.2. Оптимальная нелинейная фильтрация сигналов МНФ на фоне нефлуктуационной помехи со случайной несущей частотой.

4.3. Выводы.

5. Алгоритмы адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех при приеме модулированных сигналов с непрерывной фазой.

5.1. Алгоритм адаптивной режекции гармонической помехи, использующий метод наименьших квадратов.

5.1.1. Помехоустойчивость демодуляторов сигналов МНФ при использовании адаптивного режекторного фильтра.

5.1.2. Влияние адаптивного режекторного фильтра на параметры тактовой синхронизации при приеме сигналов МЧМ на фоне гармонической помехи.

5.2. Градиентные алгоритмы адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех с алгоритмами подстройки весовых коэффициентов по параметрам сигнала.

5.2.1. Алгоритм адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех, использующий информацию о постоянстве огибающей сигнала МНФ.

5.2.2. Алгоритм адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех, использующий информацию о фазовой структуре сигнала МНФ.

Большинство радиотехнических систем работает в сложной электромагнитной обстановке. Наряду с атмосферными и индустриальными помехами имеется большое количество внутрисистемных помех, определяемых характеристиками каналов и условиями распространения радиоволн, а также взаимных межсистемных помех, создаваемых сторонними радиосредствами. Кроме того, в некоторых радиоканалах возможно наличие преднамеренных помех, назначением которых является подавление или снижение эффективности действующей радиолинии. Перечисленные мешающие воздействия относятся к классу не-флуктуационных помех и отличаются от шумовых процессов определенной структурной организованностью.

Современные системы радиосвязи решают большое количество задач и используют при этом для передачи информации множество сигнальных форматов с различными энергетическими и спектральными параметрами. Применимость конкретного сигнального формата к решаемой проблеме определяется соответствием этих параметров условиям, в которых происходит передача и прием информации. К таким условиям относятся как характеристики используемых радиоканалов, регламентируемые международными и государственными стандартами, например [1-3], требования по электромагнитной совместимости радиосредств [4], так и возможные преднамеренные и непреднамеренные нарушения этих стандартов и требований, приводящие к возникновению разного рода искажений и помех, ухудшающих качество функционирования радиосистем.

В связи с этим одной из важнейших проблем, стоящих перед разработчиками новых радиосистем, является оптимизация вида и параметров используемых сигналов, осуществляемая с учетом этих условий, что во многом предопределяет уровень эффективности функционирования самой радиосистемы и степень ее мешающего действия по отношению к сторонним радиосредствам.

Другой важной проблемой является обеспечение защиты радиосистем от такого рода помех путем разработки и создания устройств, способных ослабить или полностью устранить их влияние на качество приема информации.

Подобные задачи решались на всех этапах развития радиотехники. На начальном этапе это касалось в основном военных радиосистем, в которых внешние помехи были, главным образом, преднамеренными. Эти вопросы подробно освещены в ряде монографий [5-12]. Впоследствии с возрастанием потоков передаваемой информации, увеличением мощности радиопередающих устройств, уплотнением радиоканалов и, соответственно, с ухудшением электромагнитной обстановки задача стала актуальной и для гражданских средств связи [13,14]. В [13] отмечается, например, что уже в 70-е годы ХХ-го века 85% сеансов радиосвязи были подвержены действию сосредоточенных помех. На настоящем этапе их развития она стоит особенно остро.

В последнее время наблюдается бурное развитие систем радиосвязи, использующих цифровые методы передачи информации. Это в первую очередь относится к спутниковым системам и системам мобильной связи. Диапазон применяемых дискретных сигналов весьма широк - от узкополосных колебаний со специально ограниченной полосой спектра до шумоподобных (широкополосных и сверхширокополосных) сигналов. Некоторые из этих сигналов применяются не только в радиосвязи, но и в радиолокации и радионавигации, где имеются сходные проблемы, связанные со сложной помеховой обстановкой. Основными параметрами, определяющими выбор того или иного вида дискретного сигнала, являются их спектральная и энергетическая эффективность. Исследования этих характеристик, проведенные в [15-24] применительно к радиоканалам с белым гауссовским шумом, показали, что к числу наиболее перспективных относится класс модулированных сигналов с непрерывной фазой (МНФ). Отдельные сигнальные форматы из этого класса, например, минимальная частотная манипуляции (МЧМ или MSK и GMSK - в иностранной литературе) получили широкое практическое использование в первую очередь в спутниковых системах гражданского и оборонного назначения, радиорелейных системах и системах мобильной связи.

При эксплуатации таких систем в реальных каналах радиосвязи со сложной помеховой обстановкой (в условиях действия непреднамеренных и преднамеренных помех нефлуктуационного типа), особенно в радиоканалах, имеющих оборонное значение, остро стоит проблема помехоустойчивого обмена информацией и обеспечения надежной связи между пользователями. Ее решение требует разработки новых научно-обоснованных технических решений, внедрение которых позволит поднять эффективность систем передачи информации на новый качественный уровень, что, несомненно, внесет значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

Такие исследования применительно к классу сигналов МНФ практически не проводились. На настоящий момент некоторыми авторами получены лишь частные результаты по этой проблеме.

Все вышесказанное определяет актуальность данной работы, направленной на обеспечение высокого качества информационного обмена существующих и перспективных систем связи гражданского и оборонного назначения в сложных помеховых условиях в интересах всех отраслей экономики страны.

Целью работы является разработка научно-обоснованных методов и технических решений, обеспечивающих решение проблемы помехоустойчивого приема дискретной информации в сложных помеховых условиях для систем связи, использующих модулированные сигналы с непрерывной фазой, способных внести значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:

1. Анализ помеховой обстановки в каналах радиосвязи и основных методов, используемых для борьбы с нефлуктуационными помехами.

2. Разработка методики оценки помехоустойчивости приема дискретных сигналов в каналах связи с аддитивными помехами широкого класса. и

3. Оптимизация сигнальных форматов МНФ, обеспечивающих максимум помехоустойчивости приема дискретной информации при наличии в канале связи нефлуктуационных помех различных видов.

4. Анализ влияния нефлуктуационных помех различных видов на помехоустойчивость демодуляторов сигналов МНФ, оптимизированных для помехи вида «белый гауссовский шум».

5. Разработка и анализ оптимальных и квазикогерентных алгоритмов приема сигналов МНФ при различном объеме априорной информации о действующей нефлуктуационной помехе.

6. Разработка алгоритмов адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех при приеме сигналов МНФ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Предложена методика оценки помехоустойчивости приема дискретных сигналов в каналах связи с ад дитивными помехами широкого класса.

2. Определены сигнальные форматы, использующие модуляцию с непрерывной фазой, оптимальные для каналов связи с нефлуктуационными помехами.

3. Определена степень снижения помехоустойчивости оптимального когерентного и некогерентного демодуляторов сигналов с минимальной частотной манипуляцией - практически важного частного случая сигналов МНФ — при воздействии нефлуктуационных помех следующих видов: гармонической, помехи с бинарной фазовой манипуляцией, ретранслированной, сканирующей, импульсной.

4. Методами оптимальной нелинейной фильтрации синтезированы структурные схемы квазикогерентных приемников сигналов МНФ при наличии в канале связи узкополосной нефлуктуационной помехи и исследована их помехоустойчивость.

5. Предложены и исследованы следующие алгоритмы адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех разных видов при приеме сигналов МНФ:

- алгоритм режекции помехи, использующий при адаптации метод наименьших квадратов;

- алгоритм, использующий при адаптации свойство постоянства огибающей полезного сигнала;

- алгоритм, использующий при адаптации информацию о фазовой структуре полезного сигнала.

На защиту выносятся следующие основные положения диссертационной работы:

1. Воздействие нефлуктуационных помех при приеме сигналов МНФ без специальных мер защиты от помех делает такой прием практически невозможным в широком диапазоне отношений сигнал/шум и сигнал/помеха. Наибольшим поражающим действием обладают сигналоподобная (ретранслированная) и прицельная узкополосная (гармоническая) помехи.

2. Проблема помехоустойчивого приема дискретной информации в сложных помеховых условиях успешно решается при использовании сигналов МНФ с частичным откликом на основе сглаженного частотного импульса и сигналов с циклически изменяющимся индексом модуляции (ЦИИМ).

3. Наибольшую эффективность подавления узкополосных помех с неизвестными параметрами обеспечивает компенсационный метод, реализуемый на базе квазикогерентных алгоритмов приема.

4. Подавление помех методом режекции участка спектра эффективно при наличии априорной информации о параметрах помех. Существует оптимальное значение полосы режекции фильтра, определяемое параметрами сигнала МНФ и помех.

5. Высокая эффективность подавления комплекса нефлуктуационных помех с неизвестными параметрами обеспечивается при использовании метода адаптивной фильтрации с алгоритмом адаптации фильтра, учитывающим фазовую структуру сигнала МНФ.

Научная значимость работы заключается в следующем:

1. Предложена методика оценки помехоустойчивости приема дискретных сигналов при наличии нефлуктуационных помех, которая является универсальной и может быть применена для анализа помехоустойчивости радиосистем, использующих не только модуляцию с непрерывной фазой, но и другие виды дискретных сигналов

2. Найдены оптимальные сигнальные форматы МНФ, устойчивые к действию нефлуктуационных помех, и выявлено, что точки оптимума оказываются практически несмещенными по сравнению с аналогичными точками в условиях шумовой помехи.

3. Определены виды нефлуктуационных помех, оказывающих наибольшее влияние на помехоустойчивость приема сигналов МНФ - это сигналоподоб-ная (ретранслированная) и гармоническая помехи.

4. Показана высокая эффективность использования в каналах связи с нефлук-туационными помехами сигналов МНФ со сглаженной формой частотного импульса в виде полупериода синусоиды и сигналов с циклически изменяющимся индексом модуляции.

5. Методами статистической радиотехники и оптимальной нелинейной фильтрации в общем виде синтезированы алгоритмы приема сигналов МНФ на фоне шумовой и нефлуктуационной помехи, на основании которых могут быть получены частные структуры приемников при произвольном индексе модуляции.

6. Изучены статистические характеристики джиттера тактовой сетки, возникающего при приеме сигналов на фоне шумовой и гармонической помехи.

7. Проведено сравнение эффективности градиентных алгоритмов адаптации, учитывающих свойство постоянства огибающей и фазовую структуру сигналов МНФ, в условиях действия различных нефлуктуационных помех и показаны преимущества фазового алгоритма.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. В результате проведенной оптимизации сигнальных форматов МНФ выработаны рекомендации по построению модемного оборудования, учитывающие проблемы технической реализации, и оценен энергетический проигрыш, который имеет место при отступлении от теоретически оптимального случая (внедрено на предприятиях ФГУП «ЦНИИ «Комета», ОАО ВНИИРТ).

2. Получены результаты расчетов помехоустойчивости практически реализуемых демодуляторов сигналов МЧМ (когерентного и автокорреляционного) в условиях действия нефлуктуационных помех.

3. Предложены алгоритмы компенсации узкополосных помех (внедрено на предприятии ОАО ВНИИРТ при улучшении характеристик изделий «Г-Д» и «Г-С»).

4. Определены оптимальные параметры адаптивного режекторного фильтра для борьбы с гармонической помехой при приеме сигналов МНФ; оценено влияние параметров режекции спектра полезного сигнала на качество приема дискретной информации.

5. Предложен и проверен компьютерным моделированием эффективный алгоритм работы адаптивного фильтра, учитывающий фазовую структуру сигналов МНФ (использовано на предприятии ОАО МНИИРС при создании радиолиний систем спутниковой связи «Корадис» и цифровых радиорелейных линий).

6. Разработано и защищено авторским свидетельством устройство формирования сигналов с минимальной частотной манипуляцией.

7. Разработаны и защищены авторскими свидетельствами устройства для коррекции ошибок, возникающих при приеме сигналов МЧМ на фоне помех.

8. Разработано и защищено авторским свидетельством устройство выделения сигнала тактовой синхронизации при приеме сигналов ЦИИМ.

Основные результаты работы внедрены на предприятиях ФГУП

ЦНИИ «Комета», ОАО ВНИИРТ, в учебный процесс МИРЭА, использованы на предприятиях ОАО МНИИРС, ОАО НПК НИИ ДАР.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих научных конференциях:

1. IX, X научно-технических конференциях, XXXIX, LVII Всесоюзных научных сессиях НТОРЭС им. A.C. Попова, посвященных Дню радио (Москва, 1983, 1984, 2002 гг.);

2. 2-й Всесоюзной научно-технической конференции "Управление воздушным движением" (Москва, 1983 г.);

3. Всесоюзных научно-технических конференциях МИИГА-МГТУ ГА (Москва, 1985, 1988, 1990, 2003 гг.);

4. Научно-технических конференциях МИРЭА (Москва, 1986 - 2003 гг.);

5. Всесоюзной научно-технической конференции «Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации» (Одесса, 1986 г.);

6. Всесоюзной научно-технической конференции «Компьютерные методы исследования проблем теории и техники передачи дискретных сигналов по радиоканалам» (Евпатория, сентябрь 1990г);

7. III Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем» (Ульяновск, 2001 г.);

8. 7-й Российской научно-технической конференции по электромагнитной совместимости (Санкт-Петербург, 2002 г.);

9. 11-й Международной научно-технической конференции «Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций» (Рязань, ноябрь 2002 г.);

10.5-й Международной конференции «Цифровая обработка сигналов и ее при-менение-2003» (Москва, 2003 г.);

11.9-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2003 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 работ, из них 10 статей - в изданиях, включенных в Перечень ВАК, 1 учебное пособие, 17 тезисов докладов — в трудах Международных, Всесоюзных и Всероссийских научно-технических конференций и научных сессий, из них 6 докладов опубликованы полностью, получены 4 авторских свидетельства.

Структура диссертации. Работа состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложения. Объем работы составляет 356 страниц, из них рисунков - 126, таблиц в тексте - 20.

5.3. Выводы и рекомендации

Исследования, проведенные в данном разделе, позволяют сделать следующие основные выводы и рекомендации:

1. Помехоустойчивость приема сигналов МНФ в условиях, когда канале радиосвязи наряду с флуктуационным шумом присутствуют еще и нефлуктуа-ционные помехи разного рода, может быть повышена за счет включения в структуру демодуляторов адаптивных фильтров:

- для борьбы с узкополосными, например, гармоническими помехами, частота которых может быть оценена на приемной стороне, хорошие результаты дает применение адаптивных режекторных фильтров, использующих эту оценку для формирования эталонного помехового колебания; оптимальным можно считать соотношение полосы режекции и скорости передачи информации Лй)рТ=0,02.0,06; наибольшая эффективность достигается в случае приема сигналов МНФ с малыми индексами модуляции к ->0,5, например, при Ре =10" и /л =0,5 энергетический выигрыш от применения АФ составляет не менее 4 дБ и возрастает с увеличением интенсивности помехи;

- при отсутствии априорной информации о нефлуктуационной помехе следует применять алгоритмы адаптивной фильтрации, использующие для подстройки параметров фильтра характерную информацию о структуре сигнала МНФ, например, о постоянстве его огибающей (5.3) или о законе изменения фазы (5.7); для сигналов с малыми индексами модуляции (к <0,75) эффективность второго способа значительно выше, в частности, если при первом способе настройки АФ может уверенно выделять полезный сигнал на фоне одной гармонической помехи, то при втором - на фоне 4 - 5 таких помех; можно утверждать, что его энергетический выигрыш составляет не менее 3 дБ; к сожалению, эффективность обоих алгоритмов снижается при увеличении широкополосности помехи.

2. Приемник с алгоритмом адаптивной фильтрации (5.7) обеспечивает при вероятности ошибки 10"3 энергетический выигрыш около 3 дБ по сравнению с некогерентным приемником (4.10) и проигрывает 1,5 дБ квазикогерентному приемнику (4.34, 4.37, 4.38). При этом следует заметить, что его техническая реализация является более простой задачей.

3. Исследование помехоустойчивости приемников при адаптивной фильтрации различных сигнальных форматов МНФ показало, что применение сигналов ПСМНФ позволяет в ряде случаев получить более высокое качество связи по сравнению с сигналами ПРМНФ. Применение сигналов ПКМНФ заметного улучшения характеристик помехоустойчивости не дает. Еще более высоких показателей можно достичь при использовании сигналов ЦИИМ.

4. Проведенное моделирование подтвердило сделанные в разделе 2 теоретические выводы об эффективности сигнальных форматов ПСМНФ и ЦИИМ ПРМНФ (I =1, кхГк2 =0,75/0,5).

5. Применение адаптивных фильтров позволяет улучшить характеристики вспомогательных систем демодулятора, например, системы тактовой синхронизации.

324

Заключение

В соответствии с поставленной целью, состоящей в решении проблемы анализа и обеспечения помехоустойчивости систем передачи дискретной информации, использующих модулированные сигналов с непрерывной фазой, в каналах связи с нефлуктуационными помехами, получены следующие основные результаты:

1. Проанализирована информация по помеховой обстановке в каналах радиосвязи и основным методам, используемым для борьбы с нефлуктуационными помехами. Определены основные виды помех, действующих в таких радиоканалах: узкополосные (гармонические) помехи, помехи с различными видами угловой модуляции (сигналоподобные) и импульсные помехи. Проведенный обзор научно-технической литературы позволил выделить четыре основных подхода к решению проблемы снижения влияния нефлуктуационных помех разных типов на эффективность функционирования радиотехнических систем:

- оперативная коррекция параметров радиоприемных устройств, синтезированных без учета влияния помех, или введение в их структуру вспомогательных каналов, способных ослабить действие помех;

- режекция участка в спектре принимаемого процесса, соответствующего спектральным составляющим помехи;

- использование компенсационных методов подавления помех;

- использование методов адаптивной фильтрации.

Перечисленные методы могут применяться как самостоятельно, так и в комплексе друг с другом.

2. Предложена методика оценки помехоустойчивости приема дискретных сигналов в каналах связи с аддитивными помехами широкого класса. С использование этой методики проведена оптимизация сигнальных форматов

МНФ, обеспечивающих минимум вероятности ошибочного приема дискретного символа при наличии в каналах связи нефлуктуационных помех различных видов. Показана высокая эффективность использования в таких каналах сигналов МНФ со сглаженной формой частотного импульса в виде полупериода синусоиды и сигналов с циклически изменяющимся индексом модуляции. Установлено, что оптимальными являются следующие форматы МНФ: на основе прямоугольного частотного импульса (ПРМНФ Ь-2, к =0,84 и ЦИИМ ПРМНФ 1=1, И,/Л2 =0,78/0,58) и на основе частотного импульса в виде полупериода синусоиды (ПСМНФ Ь=2, И =0,75 и ЦИИМ ПСМНФ Ь= 1, к\1кг =0,7/0,52). Для упрощения технической реализации модемов без существенной потери качества связи возможен выбор ближайших рациональных индексов. Показано, что сигнальные форматы МНФ, оптимальные в каналах с белым гауссовским шумом, в основном сохраняют свои преимущества и при наличии в канале связи дополнительно к шумовой помехе слабых нефлуктуационных помех разных видов.

3. Установлено, что наибольшее влияние на качество приема сигналов МНФ оказывает сигналоподобная (ретранслированная) помеха; второе место в этом ряду занимает прицельная узкополосная (гармоническая) помеха, третье - широкополосная помеха, например, с псевдослучайной фазовой манипуляцией.

4. Проведен анализ влияния нефлуктуационных помех различных видов (гармонической, помехи с бинарной фазовой манипуляцией, ретранслированной, сканирующей, импульсной) на помехоустойчивость демодуляторов дискретных сигналов МНФ без специальных мер защиты: когерентного демодулятора, оптимизированного для помехи типа «белый гауссовский шум», и автокорреляционного демодулятора. Показано, что использование таких демодуляторов для приема сигналов МЧМ (практически важного частного случая сигналов МНФ) в условиях нефлуктуационных помех делает прием практически невозможным в широком диапазоне отношений сигнал/шум и сигнал/помеха. Энергетический проигрыш достигает в этом случае десятков децибел.

5. Разработан и проанализирован оптимальный алгоритм приема сигналов МНФ с некогерентной обработкой узкополосной нефлуктуационной помехи. Показано, что этот приемник в отличие от приемника, оптимального на фоне белого гауссовского шума, содержит дополнительные узлы вычисления весовых коэффициентов для коррекции величины корреляционных интегралов. Значения этих коэффициентов зависят от степени корреляции принимаемой помехи и копии помехи, хранящейся в приемнике. Энергетический выигрыш по сравнению со случаем приема без учета этих коэффициентов составляет более 1 дБ.

6. Разработан и проанализирован квазикогерентный алгоритм приема сигналов МНФ на фоне узкополосной нефлуктуационной помехи при различном объеме априорной информации о действующей нефлуктуационной помехе (случайная начальная фаза, неизвестная частота). Такой приемник содержит кроме тракта оценки информационного символа две системы ФАПЧ для формирования копий сигнала и помехи с перекрестными связями; для работы кольца автоподстройки помехи необходимо вычисление средневзвешенной копии полезного сигнала. Показано, что в таком квазикогерентном приемнике может быть осуществлена эффективная компенсация узкополосной нефлуктуационной помехи и обеспечен энергетический выигрыш более 5 дБ по сравнению с приемом без компенсации помехи. Отсутствие информации о несущей частоте помехи дополнительно к случайному характеру изменения начальной фазы приводит к энергетическим потерям около 1 дБ.

7. Показано, что эффективным методом борьбы с узкополосными нефлуктуационными помехами является адаптивная фильтрация:

- для борьбы с узкополосными, например, гармоническими помехами, частота которых может быть оценена на приемной стороне, хорошие результаты дает применение адаптивных режекторных фильтров, использующих метод наименьших квадратов; оптимальным является соотношение полосы режекции и скорости передачи информации Л со р Т =0,02. 0,06; наибольшая эффективность достигается в случае приема сигналов МНФ с малыми индексами модуляции /г—>0,5, например, при Ре =10" и ¡л =0,5 энергетический выигрыш от применения АФ составляет не менее 4 дБ и возрастает с увеличением интенсивности помехи;

- при отсутствии априорной информации о нефлуктуационной помехе следует применять алгоритмы адаптивной фильтрации, использующие для подстройки параметров фильтра характерную информацию о структуре сигнала МНФ, например, о постоянстве его огибающей (5.3) или о законе изменения фазы (5.7); для сигналов с малыми индексами модуляции (Ь <0,75) эффективность второго способа значительно выше, в частности, если при первом способе настройки АФ может уверенно выделять полезный сигнал на фоне одной гармонической помехи, то при втором — на фоне 4 — 5 таких помех; можно утверждать, что энергетический выигрыш второго способа по сравнению с первым составляет не менее 3 дБ; эффективность обоих алгоритмов снижается при увеличении широкополосности помехи.

8. Приемник с алгоритмом адаптивной фильтрации (5.7) обеспечивает при вероятности ошибки 10" энергетический выигрыш около 3 дБ по сравнению с некогерентным приемником (4.10) и проигрывает 1,5 дБ квазикогерентному приемнику (4.34, 4.37, 4.38).

9. Применение адаптивных фильтров позволяет улучшить характеристики вспомогательных систем демодулятора, в частности, системы тактовой синхронизации. Оптимальным значением полосы режекции АФ Ло)роптс точки зрения качества работы этой системы является величина, лежащая в интервале (0,02/Г;0,06/7). ПриЛсор<Лсор происходит увеличение джиттера тактового момента за счет действия нескомпенсированной помехи, при Лсор > Леоропт - за счет режекции спектра полезного сигнала. Имеется достаточно широкий диапазон А сор е (0,02/Г;0,5/Г), в пределах которого остаточный после фильтрации джиттер можно считать нормально распределенным.

10. Разработаны и защищены авторскими свидетельствами следующие устройства:

- устройство для формирования сигналов МЧМ;

- устройство для коррекции ошибок, возникающих при приеме сигналов МЧМ на фоне помех;

- устройство выделения сигнала тактовой синхронизации при приеме сигналов ЦИИМ.

Таким образом, в работе решена проблема анализа и обеспечения помехоустойчивости систем передачи дискретной информации, использующих модулированные сигналов с непрерывной фазой, в каналах связи с нефлуктуационными помехами.

329

1. Регламент радиосвязи Российской федерации. — М.: ГКРЧ РФ, 1999.

2. Нормы 19-02. Нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского применения. М.: ГКРЧ РФ, 2002.

3. Нормы 17-99. Радиопередатчики всех категорий и назначений. Требования на допустимые отклонения частоты. Методы измерений и контроля. М.: ГКРЧ РФ, 2000.

4. ГОСТ 28934-91. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. Номенклатура параметров и классификация технических характеристик.

5. Папалекси Н.Д. Радиопомехи и борьба с ними. — М.: Гостехиздат, 1942. 147 с.

6. Атражев М.П., Ильин В.А., Марьин Н.П. Борьба с радиоэлектронными средствами. -М.: Воениздат, 1972.

7. Клементенко А .Я., Панов Б.А., Свешников В.Ф. Контактные помехи радиоприему. -М.: Воениздат, 1979.

8. Защита от радиопомех / Под ред. Максимова М.В. — М.: Сов. радио, 1976. 496 с.

9. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и радиотехнической разведки. -М.: Сов. радио, 1968. 448 с.

10. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. -М.: Воениздат, 1981.

11. Основы теории радиоэлектронной борьбы / Под ред. Николенко Н.Ф. М.: Воениздат, 1987.

12. Цветное В.В., Демин В.П., Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба: радиоразведка и радиопротиводействие: Учебное пособие М.: МАИ, 1998.

13. Комарович В.Ф., Сосунов В.И. Случайные радиопомехи и надежность КВ связи. -М.: Связь, 1977.

14. Уайт Д. Электромагнитная совместимость РЭС и непреднамеренные помехи. — М.: Сов. радио, 1977. -499 с.

15. Ь 15. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь: Пер. с англ. / Под ред. Макарова В.В. -М.: Связь, 1979.-592 с.

16. Bhargava V.K., Haccoun D., Matyas R., Nuspl P.P. Digital communications by satellite. N. Y., Wiley, 1981. - 569 p.

17. De Buda R. Coherent demodulation of frequency-shift keying with low deviation ratio. IEEE Trans, on Commun. - 1972. - V. Com-20, № 6. - P. 429 - 435.

18. Osborn W.P., Luntz M.B. Coherent and noncoherent detection of CPFSK. IEEE Trans, on Commun. - 1974. - V. Com-22, № 8. - P. 1023 - 1036.

19. Schonhoff T.A. Symbol error probabilities for M-ary CPFSK: coherent and noncoherent detection. IEEE Trans, on Commun. - 1976. - V. Com-24, № 6. - P. 644-650.

20. Aulin Т., Sundberg C.E. Continuous phase modulation: Part 1 Full response signaling // IEEE Trans, on Commun. - 1981. - V. Com-29, № 3. - P. 196 - 209.

21. Aulin Т., RydbeckN., Sundberg C.E. Continuous phase modulation: Part 2 Partial response signaling // IEEE Trans, on Commun. - 1981. - V. Com-29, № 3. -P. 210-225.

22. Емельянов П.Б., Парамонов A.A. Дискретные сигналы с непрерывной фазой // Зарубежная радиоэлектроника. — 1990. -№ 12.

23. Крохин В.В., Беляев В.Ю., Гореликов А.В., Дрямов Ю.А., Муравьев С.А. Методы манипуляции и приема цифровых частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой // Зарубежная радиоэлектроника. 1982. - № 4. -С. 58-72.

24. Аджемов С.С., Кастейянос Г.Ц., Смирнов Н.И. Перспективы применения частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой // Зарубежная радиоэлектроника. 1987. - № 9. - С. 3 - 9.

25. Банкет В Л., Дорофеев В.М. Цифровые методы в спутниковой связи. М.: Радио и связь, 1988. - 240 е., ил.

26. Парамонов К.А. Оценка энергетической эффективности сигналов АЦИИМ на конечных интервалах анализа // Теория и методы приема и обработки сигналов: Межвуз. сб. научн. тр. -М.: МИРЭА, 1998.

27. Парамонов К.А. Спектральные свойства сигналов АЦИИМ // Вопросы повышения эффективности радиоэлектронных систем: Межвуз. сб. научн. тр. -М.: МИРЭА, 2001. С. 13 - 20.

28. Емельянов П.Б. Сигналы с асимметричными циклически изменяющимися индексами модуляции с высокой энергетической эффективностью // Радиотехника. 1994. -№ 9.

29. Парамонов К.А. Энергетическая эффективность сигналов АЦИИМ // Труды 1 межвуз. науч.-техн. конф. «Микроэлектроника и информатика-97». — М.: МИЭТ, 1997.

30. Яманов Д.Н. Синтез оптимального приемника детерминированных частот-но-манипулированных сигналов с непрерывной фазой // Теория и техника средств УВД, навигации и связи. : Сб. науч. тр. М.: МИИГА, 1982. - С. 71 -76.

31. Яманов Д.Н. Помехоустойчивость оптимальных приемников детерминированных частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой при различном времени анализа // Проблемы технического обеспечения систем УВД: Сб. науч. тр. М.: МИИГА, 1984. - С. 58 - 62.

32. Константинов ПА., Парамонов A.A., Яманов Д.Н. Оптимальный прием детерминированных сигналов с минимальной частотной манипуляцией // Изв. высш. учеб. заведений. Сер. Радиоэлектроника. 1983. - Т. 26, № 11. - С. 30 -35.

33. Amoroso F. Pulse end spectrum manipulation in the minimum shift keying (MSK) format // IEEE Trans, on Commun. 1976. - V. Com-24. - P. 381 - 384.

34. Morais D.H., Feher K. MSK and offset QPSK calculation in line of sight digital radio systems // ICC'77, Chicago, 1977. V. 2.

35. Oetting J. D. A comparison of modulation techniques for digital radio // IEEE Trans, on Commun. 1979. - V. Com-27, № 12. - P. 1752 - 1762.

36. Быков B.B. Универсальная классификация радиоэлектронных помех // Труды 7-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж: 2001. - С. 407 — 417.

37. Егоров Е.И., Калашников Н.И., Михайлов А.С. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. М.: Радио и связь, 1986. - 304 е., ил.

38. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1982. - 624 с.

39. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. М.: Гос-энергоиздат, 1956.-271 с.

40. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1989. - 656 е.: ил.

41. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. М.: Радио и связь, 1983. — 320 е., ил.

42. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник / Коржик В.И., Финк JI.M., Щелкунов К.Н.; под ред. JI.M. Финка. -М.: Радио и связь, 1981. 232 е., ил.

43. Амиантов И.Н. Избранные вопросы статистической теории связи. — М.: Сов. радио, 1971.

44. Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е., Мухин Н.П., Шестопалов В.И. b Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналовметодом ППРЧ. М.: Радио и связь, 2000.

45. Борисов В.И., Зинчук В.М. Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход. М.: Радио и связь, 1999. - 252 с.

46. Куликов Е.И., Трифонов А.П. Оценка параметров сигналов на фоне помех. -М.: Сов. радио, 1978.

47. Стейнс С., Джонс Д. Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений. М.: Связь, 1971.

48. Финк JI.M. Теория передачи дискретных сообщений. -М.: Сов. радио, 1970.

49. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам М.: Радио и связь, 1982.

50. Гуткин JI.C. Теория оптимальных методов радиоприема при флуктуацион-ных помехах. -М: Сов. радио, 1972. 447 с.

51. Тузов Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов. — М.: Сов. Радио, 1977.-400 е., ил.

52. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / Г.И. Тузов, В.А. Сивов, В.И. Прытков и др.; под ред. Г.И. Тузова. М.: Радио и связь, 1985.-264 е., ил.

53. Шахтарин Б.И., Шелухин А.О. Помехоустойчивость алгоритмов распознавания дискретных сигналов в негауссовских помехах // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. М., 2000. - № 1. - С. 60 - 67.

54. Rosenbaum A.S. PSK error performance with gaussian noise and interference // BSTJ. 1969. - V. 48 - P. 413 - 422.

55. Дорошевич M.B., Чердынцев B.A. Прием сигналов на фоне полосовых негауссовских помех // Электромагнитные волны и электронные системы: Сб. науч. тр. М., 1998. - № 3. - С. 105 - 112.

56. Карташевский В.Г., Кловский Д.Д. Потенциальная эффективность пространственно-временной обработки сигналов в многолучевых радиоканалах с сосредоточенными помехами // Электросвязь. 1996. - № 7. — С. 14—17.

57. Бабусенко С.И. Анализ влияния частотно-модулированных помех на прием сигналов с амплитудной модуляцией // Телекоммуникации. — 2001. № 8. — С. 2-4.

58. Агафонов А.А., Поддубный В.Н. Помехоустойчивость приема частотно-манипулированных сигналов с минимальным сдвигом на фоне гармонической помехи // Радиотехника. 1998. - № 1. - С. 3 - 7.

59. Ложкин К.Ю., Поддубный В.Н. Эффективность некогерентного приема ЧМн сигнала на фоне импульсной ЧМн помехи // Радиотехника. 2000. - № 6.-С. 63-68.

60. Агафонов А.А., Ложкин К.Ю. Эффективность некогерентного приема ЧМн-сигнала на фоне импульсной ЧМн-помехи при наличии замираний // Радиотехника. 2001. - № 6. - С. 74 - 77.

61. Зеленевский В.В. Помехоустойчивость приема избыточных частотно-манипулированных сигналов на фоне гармонических помех // Радиотехника. -2002. № 7- С. 32-36.

62. Szulakiewicz P. Influence of two-path propagation on MSK systems // Electronics Letters. 1981. - V. 17, № 23. - P. 893 - 894.

63. Greenstein L.J., Pradhu V.K. Analysis of multipath outage with applications to 90 Mbit/s PSK systems at 6 and 11 GHz // IRE Transaction on Commun. V. COM-27, № 1.-1979.

64. Малышев И.И., Работкин B.A., Провоторов Г.Ф. Вероятность ошибки некогерентного приема сигналов с многопозиционной частотной манипуляцией // Радиотехника. 1996. - № 5. - С. 56 - 59.

65. Сопельник Ю.В., Шевчук В.И., Ягольников C.B. Характеристики обнаружения негауссовских сигналов на фоне смеси гауссовских и негауссовских помех // Радиотехника. 1996. - № 11. - С. 96 - 100.

66. Вакуленко A.A., Иванов А.Н., Кузьмин Г.В., Рюмшин А.Р., Ягольников C.B. Качественные показатели обнаружения частотно-манипулированных сигналов на фоне гауссовских и сигналоподобных помех // Радиотехника. — 1998. № 2. - С. 115-118.

67. Парамонов К.А. Влияние гармонической помехи на помехоустойчивость передачи сигналов АЦИИМ // Труды III Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы создания и эксплуатации радиотехнических систем». Ульяновск: 2001. - С. 85 - 87.

68. Захаренко Г.А., Трифонов П.А. Влияние узкополосных помех на эффективность оценки параметров сверхширокополосных сигналов // Радиотехника. — 2000.-№9.-С. 46-49.

69. Частиков A.B. Защита адаптивного устройства поиска псевдослучайных сигналов от узкополосных помех// Вестник Верхне-волжского отд. Акад. технол. наук РФ. Сер. Высокие технологии в радиоэлектронике, информатике и связи. 2000. - Вып. 1(6). —С. 158 — 164.

70. Частиков A.B. Метод подавления гармонической помехи в нелинейном устройстве быстрого поиска шумоподобных сигналов // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Радиофизика и радиотехника М.: МГТУГА, 2001. - №36. С. 65-70.

71. Алферов А.Г. Вероятность ошибки при воздействии на УКВ радиолинию сосредоточенных и заградительных помех // Теория и техника радиосвязи: Научн.-техн. сб. Воронеж, ВНИИ связи, 1998. - Вып. 2. - С. 12 - 14.

72. Кудаев B.C., Нехорошее Г.В. Характеристики поиска широкополосного сигнала в условиях действия комплекса помех // Теория и техника радиосвязи: Научн.-техн. сб. Воронеж, ВНИИ связи, 1996. - Вып. 2. - С. 91 - 95.

73. Малыгин И.В., Иванов В.Э. Подавление мощных узкополосных помех в широкополосных системах связи с короткими базами // Труды 7-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж: 2001. - С. 765 - 771.

74. Радзиевский В.Г., Трифонов П.А. Влияние узкополосных помех на эффективность обнаружения сверхширокополосных сигналов // Труды 6-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж: 2000. - С. 321 - 329.

75. Бокк О.Ф. Особенности приема широкополосного сигнала на фоне гауссов-ского шума синусоидальной помехи // Теория и техника радиосвязи: Научн.-техн. сб.-Воронеж, ВНИИ связи, 1995.-Вып. 1.-С. 20-28.

76. Паршин B.C. Оценка влияния импульсных помех на распознавание стационарных сигналов в спектральной области // Изв. высш. учеб. заведений. Сер. Радиоэлектроника. 1999. - № 3. - С. 21 - 27.

77. Фалько А.И., Сединин В.И., Костюкович А.Е., Архипов С.Н. Цифровая обработка сигналов в каналах с узкополосными помехами // Радиотехника. — 1998. -№ 5. С. 18-21.

78. Фалько А.И., Сединин В.И., Архипов С.Н., Костюкович А.Е. Реализация адаптивного блока защиты от узкополосных помех // Труды Международной научно-технической конференции «Информатика и проблемы телекоммуникаций». Новосибирск: 1997. - С. 160.

79. Семенов Б.А. Алгоритм компенсации помех, отличающихся от полезного сигнала симметрией спектров // Труды 6-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж: 2000.-С. 996-1002.

80. Абызов A.A., Орлов И .Я. Использование комбинационных составляющих для выделения сигнала на фоне мощных помех // Радиотехника. — 2001. — № 9.-С. 5-10.

81. Колданов А.П. Построение устойчивых алгоритмов распознавания помех // Радиотехника. 2001. - № 9. - С. 17 - 20.

82. Ветров C.B., Шуткин А.Н. Прием сигнала с неизвестными параметрами на фоне хаотических импульсных помех // Радиотехника. 1996. - № 11. - С. 47-49.

83. Ветров C.B., Сысоев В.В., Свинцов A.A. Статистическое моделирование систем оценки момента появления сигнала при воздействии хаотических импульсных помех // Радиотехника. 1998. - № 6. — С. 87 — 89.

84. A.c. 1197129 (СССР). Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов/ Куликов Г.В., Шайкин В.В. Опубл. в Б. И., 1985. - № 45.

85. A.c. 1385318 (СССР). Устройство для приема частотно-манипулированных сигналов / Куликов Г.В., Копцев A.A. Опубл. в Б. И., 1988. - № 12.

86. Радченко Ю.С., Пискунович С.А. Надежность оценки временного положения сигнала при наличии комбинированной помехи // Радиотехника. — 2000. -№9.-С. 58-60.

87. Данилов В.А., Шаблицкий Ю.А. Некоторые аспекты теории обнаружения сигналов при негауссовских помехах узкополосного типа // Труды 5-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж: 1999. - С. 41 - 53.

88. Корпов И.Г., Галкин Е.А. Амплитудно-фазовое обнаружение сигналов на фоне узкополосных некоррелированных негауссовских помех // Радиотехника.-2000.-№ 12.-С. 35-40.

89. Астапенко Ю.А., Сыромятников A.B., Тягнибедин И.А., Ягольников C.B. Обоснование порога обнаружения сигналов на фоне шумовых и импульсных помех в приемнике //Радиотехника. — 1998. № 5. — С. 106 - 109.

90. Громова H.A. Устранение влияния импульсной помехи при измерении амплитуды сигнала известной формы в гауссовском шуме // Системы обработки информации и управления: Сб. науч. тр. — С-Пб.: Гос. академия аэрокосм, приборостроения, 1997. С. 114 — 119.

91. Тузов Г.И., Сивов В.А., Быков В.В. Выбор порога при режекции узкополосных помех. Радиотехника. - 1976. - № 6. — С. 15—18.

92. Прозоров Д.Е., Петров Е.П. Подавление гармонических помех в системах связи с широкополосными сигналами // Труды 7-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж: 2001.-С. 726-731.

93. Макаров Г.В., Плутес Д.В. Оценка эффективности подавления помех с ограниченной шириной спектра режектирующим фильтром // Синтез, передача и прием сигналов управления и связи: Межвуз. сб. науч. трудов. Воронеж, ВГТУ, 1996.-С. 123-127.

94. Белкин В.М., Соколов М.А. Вероятность ошибки в канале системы передачи дискретной информации при неизвестной частоте сосредоточенной помехиII Изв. высш. учеб. заведений. Сер. Радиоэлектроника. 1985. - Т. 32, № 3. - С. 63 - 65.

95. Журавлев В.И., Анисимов О.М. Влияние режекции сосредоточенных помех на характеристики нормированного временного дискриминатора // Радиотехнические тетради. 1996. - № 10. - С. 48 - 50.

96. Стратонович P.JI. Применение теории процессов Маркова для оптимальной фильтрации сигналов // Радиотехника и электроника. — 1960. Т. 5, № 11.-С. 1761-1763.

97. Стратонович P.JI. Условные марковские процессы и их применение к теории оптимального управления. М.: МГУ, 1966.

98. Тихонов В.И., Кульман Н.К. Нелинейная фильтрация и квазикогерентный прием сигналов. -М.: Сов. радио, 1975. 704 с.

99. Тихонов В.И., Харисов В.И., Смирнов В.А. Оптимальная фильтрация дискретно-непрерывных процессов // Радиотехника и электроника. 1978. — Т. 23, №7.-С. 1441 -1452.

100. Ярлыков М.С. Применение марковской теории нелинейной фильтрации в радиотехнике. — М.: Сов. радио, 1980. 258 е., ил.

101. Григорьев Р.Ф., Назаров О.В., Савватеев Ю.И. Оптимальный прием дискретных сигналов на фоне мощных структурно-детерминированных помех // Радиотехника и электроника. 1998. - Т. 43, № 10. - С. 1198 - 1206.

102. Шелухин О.И., Соленов В.И. Нелинейная фильтрация дискретных сигналов в негауссовских коррелированных помехах // Радиотехника. 1997. — № 11.-С. 90-95.

103. Чухров A.C., Архипов С.Н. Синтез адаптивного алгоритма идентификации параметров узкополосных помех // Труды 1 Международной научно-практической конференции «Информационные технологии и радиосети -96».-Омск: 1996.-С. 72.

104. Карпов И.Г., Евсеев В.В. Асимптотически оптимальная обработка сигналов на фоне коррелированных негауссовских помех // Труды 6-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж: 2000. - С. 177 - 184.

105. Частиков A.B., Бабинцев В.В. Метод борьбы с подобными помехами в устройствах быстрого поиска шумоподобных сигналов // Труды 7-й Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь». -Воронеж: 2001.-С. 732-738.

106. Бабинцев В.В., Частиков A.B. Метод подавления подобных помех // Труды Всероссийской научно-технической конференции «Наука производство -технологии - экология». - Киров: ВятГТУ, 2001. - Т. 2 - С. 35 - 36.

107. Карташевский В.Г., Мишин Д.В. Компенсация помех в последовательных системах передачи сообщений с обратной связью по решению // Радиотехника. 1997. - № 8. - С. 3 - 7.

108. Стратонович P.JI. Принципы адаптивного приема. М.: Сов. радио, 1973. -144 с.

109. Монзинго P.A., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. - 448 е., ил.

110. Курицын С.А. Методы адаптивной обработки сигналов передачи данных. — М.: Радио и связь, 1988. 144 е.: ил.

111. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1989.-440 е.: ил.

112. Милстайн Л.Б. Методы подавления помех в системах радиосвязи с широкополосными сигналами // ТИИЭР. 1988. Т.76, № 6. - С. 19 - 36.

113. Мишин Д.В., Карташевский В.Г., Перепелкин В.А. Использование адаптивного фильтра для подавления сосредоточенных по спектру помех // Труды LVII научной сессии НТОРЭС им. A.C. Попова, посвященной Дню радио. М.: 2002. - Т. 2. - С. 135 - 137.

114. Карташевский В.Г., Кловский Д.Д., Мишин Д.В. Адаптивная фильтрация сосредоточенных помех в канале с переменными параметрами при разнесенном приеме // Электросвязь. — 1996. — № 7. С. 22 — 25.

115. Курицын С.А., Тулинов В.Н. Адаптивная компенсация низкочастотной помехи // Труды 50 научно-технической конференции. С-Пб.: Гос. унив-т телекоммуникаций, 1997. - С. 7 — 8.

116. Зинчук В.М., Лимарев А.Е., Гончарова Е.И. Адаптивная фильтрация шу-моподобных сигналов на фоне комплекса помех // Труды симпозиума по прикладной и промышленной математике. М.: 2000. - Т. 7. - С. 347 — 348.

117. Куликов Г.В., Парамонов К.А. Верхняя граница вероятности ошибочного приема сигналов ЦИИМ в присутствии нефлуктуационных помех // Труды 51 научно-технической конференции МИРЭА: Сб. науч. тр. -М.: МИРЭА, 2001.-Ч. 2-С. 76-81.

118. Куликов Г.В. Оценка помехоустойчивости демодуляторов сигналов МНФ с частичным откликом при наличии нефлуктуационных помех // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Радиофизика и радиотехника. М.: МГТУГА, 2002. -№51.-С. 52-57.

119. Куликов Г.В., Парамонов К.А. Влияние нефлуктуационных помех на помехоустойчивость приема сигналов ЦИИМ // Труды LVII научной сессии НТОРЭС им. A.C. Попова, посвященной Дню радио. М.: 2002. - Т. 2. - С. 81-84.

120. A.c. 1679641. Устройство выделения опорного сигнала / Куликов Г.В., Парамонов A.A., Емельянов П.Б., Калинин А.П. Опубл. в Б. И., 1991. — № 35.

121. Куликов Г.В., Парамонов A.A., Емельянов П.Б. Исследование перспективных сигналов передачи данных с помощью ЭВМ // Радиотехнические устройства и системы ГА: Сб. науч. тр. М.: МИИГА, 1990. - С. 50 - 53.

122. А.с. 1270904 (СССР). Устройство для формирования частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой / Куликов Г.В., Копцев А.А., Воскресенский О.В. Опубл. в Б. И., 1986. - № 42.

123. Парамонов А.А., Куликов Г.В. Автокорреляционный демодулятор сигналов ЧМНФ // Радиотехника. 1985. - № 5. - С. 47 - 51.

124. Парамонов А.А., Куликов Г.В. Автокорреляционный алгоритм приема сигналов ЧМНФ // Труды XXXIX Всесоюзной научной сессии, посвященной Дню радио. М.: Радио и связь, 1984. - С. 50 - 51.

125. Kasuaki Murota et al. A transmitter diversity for MSK with 2-bit differential detection // ICC'82, Philadelphia, 1982. P. 5B1/1 - 5B1/5.

126. Masamura Tatsuro, Samejima Shuicki, Marihiro Yoshiteru, Fuketa Hiroaki. Differential detection of MSK with nonredundant error correction. IEEE Trans, on Commun., 1978. - V. Com-27, № 6. - P. 912 - 918.

127. Огосэ С. Частота появления ошибок в системе двухбитового разностного детектирования дифференциально кодированных сигналов GMSK // Денси цусин гаккай ромбунси. 1982. - Т. В65, № 10. - С. 1253 - 1259.

128. Грусицкий А.С., Куликов Г.В., Парамонов А.А. Анализ подавления межсимвольных помех в автокорреляционном демодуляторе сигналов ММС // Труды Всесоюзной науч.-техн. конф. «Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации». Одесса, 1986.

129. Куликов Г.В. Влияние гармонической помехи на помехоустойчивость корреляционного демодулятора сигналов МЧМ // Радиотехника. 2002. - № 7. — С. 42-44.

130. Куликов Г.В. Анализ влияния псевдослучайной фазоманипулированной помехи на помехоустойчивость корреляционного демодулятора сигналов с минимальной частотной манипуляцией // Радиотехника и электроника. — 2002. Т. 47, № 8. - С. 973 - 976.

131. Куликов Г.В. Анализ помехоустойчивости приемников сигналов МЧМ при наличии ретранслированный помехи // Труды 50 Юбилейной научно-технической конференции МИРЭА. М.: МИРЭА, 2001. - Ч. 2. - С. 20.

132. Куликов Г.В. Помехоустойчивость корреляционного приемника сигналов МЧМ при наличии ретранслированный помехи // Труды 50 Юбилейной 50 научно-технической конференции МИРЭА: Сб. науч. тр. М.: МИРЭА, 2001.-Ч. 2-С. 78-84.

133. Хворостенко Н.П. Статистическая теория демодуляции дискретных сигналов. М.: Связь, 1968.

134. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. -М.: Наука, 1971.

135. Тихонов В.И. Выбросы случайных процессов. М.: Наука, 1970.

136. Куликов Г.В. О влиянии некоторых нефлуктуационных помех на качество приема сигналов МЧМ с помощью автокорреляционного демодулятора // Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Радиофизика и радиотехника. М.: МГТУГА, 2002. - № 51. - С. 47 - 52.

137. Барк JI.C., Болыиев Л.Н., Кузнецов П.И., Черенков А.П. Таблицы распределения Рэлея-Райса. М.: ВЦ АН СССР, 1964.

138. Парамонов A.A., Куликов Г.В. Помехоустойчивость автокорреляционного демодулятора сигналов МЧМ в двухлучевом канале связи // Радиотехника. — 1987.-№6.-С. 19-21.

139. Ярлыков М.С., Миронов М.А. О применимости гауссовой аппроксимации в марковской теории оптимальной нелинейной фильтрации // Радиотехника и электроника. 1972. - Т. 17, № 11. - С. 2285 - 2294.

140. Куликов Г.В. Оптимальный прием сигналов с МЧМ-АМ при случайной фазе несущего колебания // Труды IX научно-технической конференции НТОРЭС им. A.C. Попова, поев. Дню радио. М.: 1983. - С. 66 - 67.

141. Куликов Г.В. Оптимальная нелинейная фильтрация сигналов МЧМ-АМ при наличии доплеровского смещения частоты // Проблемы технического обеспечения систем УВД: Сб. науч. тр. М.: МИИГА, 1984. - С. 34 - 38.

142. Куликов Г.В., Парамонов A.A. Оптимальная нелинейная фильтрация сигналов МЧМ-АМ с флюктуирующей фазой // Теория и техника радиолокации, радионавигации и радиосвязи в ГА: Межвуз. сб. науч. тр. Рига.: РКИИГА, 1984.-С. 107-111.

143. Куликов Г.В. Оценка влияния аналого-цифрового преобразования на помехоустойчивость приема сигналов // Вопросы повышения помехоустойчивости и эффективности радиотехнических систем: Сб. науч. тр. — М. МИРЭА, 1991.-С. 52-55.

144. Константинов П.А., Куликов Г.В. Анализ помехоустойчивости модема при цифровой обработке сигналов с минимальной частотной манипуляцией // Радиотехника. 1985. - № 1 - С. 57 - 60.

145. Константинов П.А., Куликов Г.В. Метод расчета помехоустойчивости приема сигналов с минимальной частотной манипуляцией при цифровой обработке // Труды X научно-технической конференции НТОРЭС им. A.C. Попова, поев. Дню радио. -М.: 1984.-С. 124-125.

146. Куликов Г.В. Повышение помехоустойчивости цифрового демодулятора сигналов с минимальной частотной манипуляцией // Методы обработки сигналов в радиотехнических системах: Межвуз. сб. науч. тр. М.:МИРЭА, 1986.-С. 66-69.

147. Куликов Г.В. Оптимальный прием МЧМ-АМ сигналов при максимальной скорости передачи данных // Труды тематического семинара НТОРЭС им. A.C. Попова. М.: 1982. - С. 4.

148. Куликов Г.В. Исследования экспериментального модема для передачи данных по телефонным каналам // Методы представления и обработки информации в радиотехнических системах: Сб. науч. тр. — М.: МИРЭА, 1993. -С. 108-111.

149. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. Изд. перераб. / Под ред. Гроше Г., Циглера В. Пер. с нем. М.: Наука, 1980 - 976 е., ил.

150. Башмаков М.В., Казаков JI.H. Статистические свойства дискретной СФС при наличии прицельной по частоте помехи // Труды LVI научной сессии НТОРЭС им. A.C. Попова, посвященной Дню радио. М.: 2001. - Т. 2. - С. 401 -404.

151. Treichler J.R., Agee B.G. A new approach to multipath correction of constant modulus signals // IEEE Trans. 1983. - V. ASSP-31. - № 2 - P. 459 - 472.

152. Парамонов A.A. Алгоритм адаптивного выравнивания для сигналов с постоянной огибающей // Изв. высш. учеб. заведений. Сер. Радиоэлектроника. 1985. - Т. 32, № 3. - С. 61 - 63.

153. Парамонов A.A., Куликов Г.В., Емельянов П.Б. Оптимальный прием сигналов МНФ со сглаженной фазой // Изв. высш. учеб. заведений. Сер. Радиоэлектроника. 1989. - №7.

154. Куликов Г.В. Прием сигналов с циклически изменяющимся индексом манипуляции // Алгоритмы помехоустойчивого приема радиотехнических сигналов: Сб. науч. тр. М.: МИРЭА, 1989. - С. 56 - 60.

155. Куликов Г.В., Емельянов П.Б., Парамонов A.A. Исследование передачи фа-зоманипулированных сигналов по реальным каналам ТЧ // Радиотехнические устройства и системы ГА: Сб. науч. тр. М.: МИИГА, 1990. - С. 45 -49.

156. Парамонов A.A., Куликов Г.В. Адаптивная фильтрация сигнала ЧМНФ в многолучевом канале связи // Труды Всесоюзной науч.-техн. конф. «Инженерно-авиационное обеспечение полетов». -М.: МИИГА, 1985. С. 101.

157. Куликов Г.В. Алгоритм цифровой адаптивной фильтрации модулированных сигналов с непрерывной фазой при наличии нефлуктуационных помех // Труды 5-й Международной конф. «Цифровая обработка сигналов и ее при-менение-2003». М.: 2003. - С. 63-65.

158. Куликов Г.В. Помехоустойчивость приемников модулированных сигналов с непрерывной фазой при наличии нефлуктуационных помех // Радиотехника. 2003. - № 7. - С. 21 - 25.

159. Куликов Г.В. Эффективность использования адаптивного фильтра для подавления гармонической помехи при приеме модулированных сигналов с непрерывной фазой // Радиотехника и электроника. 2003. - Т. 48, № 7. - С. 854-857.

160. Куликов Г.В. Два алгоритма адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех при приеме модулированных сигналов с непрерывной фазой // Наукоемкие технологии. 2003. - № 6. - С. 19 - 23.

161. Парамонов A.A., Куликов Г.В. Цифровые системы и узлы радиоприемных устройств. Учебное пособие. М.: МИРЭА, 1999. - 102 е.: ил.

162. Мартиросов В.Е. Оптимальные алгоритмы приема дискретных сигналов // Радиотехника и электроника. 1985. -Т.30, № 5. - С.981 - 986.

163. Мартиросов В.Е., Гуськов А.П. Оптимальные алгоритмы синхронизации для радиосигналов с нестабильной частотой // Электросвязь. 1989. - № 11. -С. 26-28.

164. Мартиросов В.Е. Статистический синтез алгоритмов приема многокомпонентных дискретных сигналов // Изв. высш. учеб. заведений СССР. Сер. Радиоэлектроника. 1990. - Т. 33, №7. - С 3 - 8.

165. Мартиросов В.Е., Гуськов А.П. Система фазовой синхронизации с ускоренным вхождением в синхронный режим работы // Электросвязь. — 2000. -№6.-С. 41-43.