автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.16, диссертация на тему:Модели приема сигналов в радиотехнических системах передачи дискретных сообщений

ТАГАНРОГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Михалёв Михаил Викторович

МОДЕЛИ ПРИЕМА СИГНАЛОВ В РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ

щиальности: 05.13 Л б - применение вычислительной техники, математического моделирования и математических методов в научных исследованиях 05.12.01 - теоретические основы радиотехники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог -1996

Работа выполнена на кафедре теоретических основ радиотехники Таганрогского государственного радиотехнического университета.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор технических наук, профессор

Галустов Г. Г.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, старший

научный сотрудник Маргелов А. В.

кандидат технических наук, доцент Лобач В. Т.

ВЕДУЩЕЕ ПРЕДПРИЯТИЕ: Научно-исследовательский институт "Бриз",

г. Таганрог

Защита состоится " 1997 г. в и часов на заседай:

специализированного Совета Д 063.13.02 по защите диссертаций при Таганроге« государственном радиотехническом университете по адресу: 347928, г. Таганр< пер. Некрасовский 44, ауд. Д-406.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан" ЗС " февраля 1997 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, пр сим направлять по адресу : 348928, г.Таганрог Ростовской области, Некрасовск пер., 44, Таганрогский государственный радиотехнический университет, специал зированный Совет Д 063.13.02.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. тех. наук, доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Развитие средств связи сопровождается ус-снением функций устройств приема сигнала, ростом требований к сохранению оких показателей качества приема при значительных изменениях помеховой об-товкн. Если на заре развития радиосвязи основным видом помех в системах связи 1С го назначения являлись атмосферные помехи, то в настоящее время вопросы [иты от помех, порожденных внеполосным излучением различного рода радио-гем, приобретают большую практическую значимость.

Известные преимущества цифровых систем связи перед аналоговыми: высо-помехоустойчивость к воздействию внешних помех и аппаратурных искажений; собность к регенерации (отсутствие накопления помехи); удобство записи, храня и автоматической обработки сигналов послужили основой для их интенсивно-жвития и применения на практике. Активно создаются цифровые сети с инте-цией служб, обеспечивающие доступ каждому абоненту к любому другому або-ту, банкам данных и ЭВМ высокой производительности. Цифровые системы вхо-в состав более широкого класса систем передачи информации - систем передачи кретных сообщений (СПДС).

В состав станций и сетей цифровых систем связи входят устройства, осуще-тяющие цифровую обработку сигналов в реальном масштабе времени, которые озможно реализовать без тщательных расчетов вне зависимости от способа ис-нения этих устройств (программного или аппаратного). Возникает проблема соз-ия и исследования математических и цифровых моделей приема сигналов в ДС с целью определения показателей эффективности и сложности различных одов приема. Развитие вычислительной техники способствовало тому, что циф-ое моделирование стало неотъемлемым этапом в процессах анализа и синтеза гем связи, в том числе цифровых систем связи.

При разработке новых систем связи, предназначенных для работы в различ-: регионах земного шара, одной из важных проблем является проблема устойчи-ги показателей качества приема в условиях априорной неопределенности относило статистических характеристик помех. Такую устойчивость могут гарантиро-з непараметрические алгоритмы приема.

В настоящее время еще не сформировалась единая теория статистического геза при недостатке априорных данных о помехах. Существует целый ряд на-влений преодоления априорной неопределенности. Методы синтеза можно разде-ь на асимптотические и неасимптотические. Асимптотический подход развит в этах П. С. Акимова, В. А. Богдановича, Б. Р. Левина, Г. П. Тартаковского, В. Г. ина, Р. Л. Стратоновича, Я. А. Фомина, Я. 3. Цыпкина и др. Неасимтотические эды, применимые к более узкому кругу решаемых задач, развиваются в работах I. Акимова, В. А. Богдановича, В. Н. Прокофьева, Я. А. Фомина и др. Синтези-шные алгоритмы предназначены для работы в условиях параметрической апри-ой неопределенности и предполагают поэлементную обработку принимаемых галов.

Основной преградой на пути развития теории синтеза непараметричесю алгоритмов приема является сложность создания моделей помеховой обстановк канала связи, устройств передачи и обработки этих сигналов. Появление мощнь вычислительных средств привело к развитию цифровых моделей этих объектов. О, нако задача синтеза алгоритмов непараметрической обработки при приеме сигнал! в целом, ввиду ее сложности, до настоящего времени в аналитическом виде не реш на.

Отмеченные сложности лежат в основе необходимости анализа модел( приема сигналов в СПДС с целью синтеза нетараметрических алгоритмов обрабо ки, гарантирующих робастность показателей качества к виду изменяющегося ра пределения помехи. Актуальность представленной работы определяется разработк< и исследованием свойств таких алгоритмов.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ. Разработать математические и цифров! модели непараметрических классификаторов бинарных сигналов для приема сигн лов в целом, гарантирующих устойчивость показателей качества в отношении изм няющихся законов распределения помех. Исследовать условия применимости да ных алгоритмов при приеме сигналов в радиосистемах командного типа. Решение поставленной задачи проводится в несколько этапов:

1) анализ известных структурных компонентов моделей приема и определение вид этих компонентов для обобщенной модели приема;

2) определение обобщенной модели приема и классификация задач, решаемых п] приеме сигналов в СПДС;

3) исследование показателей качества и сложности реализации на микропроцессо ных системах существующих оптимальных и подопгимальных параметрических а горитмов приема;

4) исследование показателей качества и сложности реализации на микропроцессо ных системах существующих непараметрических алгоритмов приема;

5) исследование непараметрических свойств среднего числа пересечений (СЧП) п рогового уровня и среднего времени пребывания (СВП) над пороговым уровнем интервалах заданной длительности для случайных процессов с различными закот ми распределения;

6) разработка алгоритмов непараметрической классификации бинарных сигнал при приеме в целом, в которых признаками используются среднее число пересечен: и среднее время пребывания;

7) исследование показателей качества и сложности разработанных алгоритмов в а чае решения задачи обнаружения;

8) экспериментальное определение показателей качества разработанных алгоритм при классификации бинарных сигналов на фоне помех с различными статиста1 скими характеристиками.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ основаны на системном подходе и испо; зовании методов теории статистических решений и статистической теории распозг вания образов, функционального анализа. Исследование характеристик числа

гсечений и времени пребывания для случайных процессов с различными закона-распределения проводилось методом статистического моделирования. Показате-качества существующих и предлагаемых методов непараметрической обработки еделялись с использованием метода статистических испытаний. Оценка сложно-существующих и предлагаемых алгоритмов при их реализации на микропроцес-ных структурах проведена аналитически. Показатели качества непараметриче-х классификаторов при приеме бинарных кодов определены экспериментально.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе получен ряд новых результатов, которые здтся к следующему:

1. Предложены два метода непараметрического распознавания бинарных яалов, обеспечивающих прием сигналов в целом.

2. Для существующих методов непараметрического обнаружения получены внительные оценки показателей качества и сложности их реализации на микро-цессорных системах.

3. Для предлагаемых методов непараметрической классификации получены внительные характеристики показателей качества и сложности их реализации на :ропроцессорных структурах.

4. Определены условия целесообразности применения предлагаемых алго-мов в СПДС.

5. Разработаны цифровые модели непараметрических классификаторов би-ных сигналов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ состоит в следующем: основные резуль-л работы были внедрены на кафедре ТОР, где использовались при постановке са специализации " Оптимальное обнаружение сигналов "; материалы диссерта-: в части алгоритмов непараметрической обработки сигналов использованы при работке систем радиоохранной сигнализации АООА "Феникс" (г. Армавир).

ДОСТОВЕРНОСТЬ ИЗЛОЖЕННОГО подтверждается результатами териментальных исследований характеристик предлагаемых алгоритмов при ссификации последовательных бинарных кодов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ следую- результаты исследования статистических характеристик выбросов случай; процессов с различными законами распределения;

- модель классификатора бинарных сигналов в целом по среднему числу есечений порогового уровня;

- модель классификатора бинарных сигналов в целом по среднему времени бывания процесса над пороговым уровнем;

- характеристики представленных алгоритмов классификации при решении ми обнаружения сигнала постоянного уровня для помех с различными законами пределения;

- результаты экспериментального определения характеристик работы пред-зленных алгоритмов при классификации последовательных двоичных кодов в эвиях негауссовых помех;

- результаты сравнительного анализа показателей качества и сложности с ществующих и предлагаемых методов непараметрической обработки бинарных си налов.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работ обсуждались и докладывались:

- на научно-технической конференции НТО РЭС им. А.С.Попова, посвяще] ной Дню радио в 1993 г, в г. Таганроге;

- на научно-технических семинарах кафедры ТОР Таганрогского Государс венного радиотехнического университета в 1995,1996 гг.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные научные результаты диссертации опубликов ныв 6 статьях, тезисах доклада.

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из вв дения, пяти разделов, заключения и приложений, включающих 11 наименований.

Работа изложена на 156 стр. текста, 58 рисунках, 9 таблицах, списка л тературы из 99 наименований и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована цель работы и обоснована актуальность р шаемой задачи.

В первом разделе проведен анализ структурных компонент известных ли делей приема. Рассмотрены вопросы выбора модели сигнала в условиях действ! помех. Сформулированы требования, предъявляемые к сигналам, используемым современных системах связи.

Для основных видов помехоустойчивых систем сигналов рассчитаны зав] симости вероятности ошибки приема последовательных двоичных кодов, на осни которых, с учетом требований простоты практической реализации, сделан вывод целесообразности использования в ходе дальнейшего анализа квазиортогональнь систем сигналов. При определенных (в гл.1) значениях параметров эта система си налов переходит в ортогональную.

Проведен анализ существующих помехоустойчивых систем сигналов с поз: ции значений показателей удельных энергетических затрат (3Е и удельных затр; полосы рг при передаче одного бита информации. Рассчитаны зависимости эт! показателей для различных систем сигналов (диаграммы обмена).

На основе результатов анализа в качестве математической модели сигнал используемой при построении модели приема сигналов в СПДС, выбрана моде.] сигнала с частотной манипуляцией с непрерывной фазой (ЧМНФ):

Б^ш,) = 80 -соб^со0 -I + • (1 -(1 -1)• Т) + я • Б• + ср^ ,

где $ 0 -амплитуда сигнала; т 0 = г ■ л • {„ -частота сигнала в отсутствии модуляции;' длительность отдельного передаваемого символа; т, =±1- последовательность и формационных символов;

О = дг • т -индекс манипуляции; Л Г- разность между частотами, соответст-эщими различным значениям информационных символов;

[. ■ т, (1 + 1) • т [, 1 = Г~и ; 9 „ -начальная фаза.

Определены возможные способы задания модели помехи. На основе пред-вленной классификации видов помех в СПДС и их математических моделей, а же условий практического применения этих моделей в задачах моделирования [иосистем определено, что в качестве базовой модели помехи целесообразно выть модель в виде аддитивного белого шума. При изучении вопросов устойчивости азателей качества алгоритмов приема сигналов к изменяющемуся закону распре-ения помехи базовая модель дополняется моделями помех: Лапласа, равномер-[, Симпсона.

Определены способы задания модели сообщения. Среди известных способов гозиций адекватности описания условий функционирования СПДС командного а выбрана дискретная модель сообщения. Проведен анализ видов решающих 1вил, соответствующих различным способам задания модели сообщения.

Рассмотрены ограничения и основные виды оценок эффективности функ-ширования радиосистем. Показано, что при анализе робастности устройств обра-ки сигналов на фоне аддитивных помех целесообразно использовать критерий 1ехоустойчивости в отношении действия аддитивных помех с неизвестными статическими характеристиками. Определено, что задача оптимизации системы по 5ому из известных критериев функционирования радиосистем представляет со! задачу линейного программирования.

Установлено, что актуальной является задача определения устойчивости азателя эффективности известных алгоритмов оптимальной и подоптимальной аботки к изменяющемуся закону распределения аддитивной помехи.

Показана целесообразность использования непараметрического подхода к юнию задачи синтеза робастных алгоритмов приема и преодолению априорной пределенности в реальных СПДС.

Показана необходимость применения в качестве математического аппарата одов статистической теории распознавания образов и необходимость создания клей непараметрических алгоритмов приема в целом с целью изучения их йств в условиях действия аддитивных помех с различными законами распределе-

Во втором разделе представлена графоаналитическая обобщенная модель [ема сигналов в СПДС, дополненная источником сосредоточенных помех, которая воляет наглядно представить сложившуюся классификацию задач, решаемых при еме сигналов в СПДС.

Введены и обоснованы показатели качества и сложности алгоритмов обра-ки сигналов, применяемые при реализации этих алгоритмов на микропроцессор-с системах (МПС):

ммарная вероятность ошибки распознавания Р ^) при фиксированном отноше-[С/П 11 (Ь = Рс/Рш );

- изменение значения Р ) при заданном изменении Ь;

- суммарное количество элементарных математических операций К1;

- количество разрядов аналого-цифрового преобразователя (АЦП) пАЦП;

- и суммарное количество ячеек памяти (ЯП) Кяп .

Весь последующий анализ существующих и предлагаемых алгоритмов обработк сигналов производится с определением введенных показателей сложности.

Проведен анализ существующих оптимальных параметрических и извест ных непараметрических алгоритмов приема с целью определения этих показателе! Посредством моделирования; определены численные значения показателей качеств; аналитически найдены показатели сложности рассмотренных алгоритмов. Предела! лены результаты сравнительного анализа названных алгоритмов по введенным покг зателям качества и сложности и определены условия применимости этих алгоритмо при реализации их на МПС для решения задачи приема сигналов в СПДС.

Установлено, что оптимальные параметрические алгоритмы приема являют ся более сложными в вычислительном отношении и аппаратурных затратах по сра! нению с алгоритмами непараметрической обработки и несколько проигрывают помехоустойчивости этим алгоритмам при изменении закона распределения помехи

Показано, что эффективным средством обеспечения устойчивости показать лей качества алгоритмов обработки при приеме сигналов на фоне аддитивных поме с различными законами распределения является использование непараметрически алгоритмов обработки.

На основе анализа результатов моделирования показана неточность в выве дах относительно показателей асимптотической эффективности знаково-ранговы алгоритмов обработки сигналов на фоне аддитивной лапласовской помехи, имеюща место в литературе. Уточнены границы применимости известных знаковых, знаковс ранговых и ранговых алгоритмов обнаружения сигналов на фоне аддитивных поме с различными законами распределения.

Для непараметрических алгоритмов обработки по результатам анализа ра< считанных показателей качества введено понятие и определены значения пороговот отношения С/Ш, при котором дальнейшее увеличение мощности сигнала не прив< дат к практически значимому уменьшению средней вероятности ошибки приема о: дельного элемента сообщения.

В результате анализа существующих алгоритмов непараметрической обр; ботки определено, что алгоритмов непараметрической классификации бинарны сигналов, обеспечивающих прием сигналов в целом, отличающихся низкими вычи< лительными и аппаратурными затратами, до настоящего времени не было разраб< тано. Однако известно, что характеристики пересечений случайных процессов (СЧ и СВП) обладают определенной устойчивостью к изменению ввда закона распред' ления этих процессов и низкими аппаратурными затратами, необходимыми для г измерения. Данные обстоятельства послужили основой для использования этих х; рактеристик при построении алгоритмов распознавания цифровых сигналов на фо! помех с различными законами распределения.

В третьем разделе разработаны два алгоритма непараметрической клас-шкации при приеме сигналов в целом. В результате сравнительного анализа ыного класса решающих правил определено решающее правило по критерию гехоустойчивости алгоритма обработки сигналов в условиях априорной неопреде-ности, наиболее полно удовлетворяющий условиям функционирования СПДС [ незнании вида закона распределения помех. Выбраны признаки для распознава-: - СЧП n(z0,T) и СВП t(z0,T). Исследованы их непараметрические свойства.

эрмулированы требования к значению продолжительности интервала наблюдения и котором происходит вычисление СЧП

*,(z0,T) = Zo'[^(z(t,.,)-zp)-n(z0 -z(t,))+ri(z(t1)-z1)-Ti(z0 -z(t,.,))]

вп

t:(z0,T) = ^.i;11(2(ti)-z0),

l i=0

озиции нормализации этих характеристик для различных моделей аддитивных rex: нормальной, равномерной, лапласовой, Симпсона.

Исследованы условия численно значимой нормализации величин СЧП и И при изменении порога для указанных моделей аддитивной помехи.

В ходе моделирования было определено, что при длительности интервала людения Т = 10-тк, где тк-интервал корреляции процесса c(t) и вероятности

вышения порога Р, =0,25, одинаковой для всех видов распределения c(t), гипо-i о нормальности W(n,T) не противоречила выбранному критерию согласия ('/2 -терий) в 100% испытаний с уровнем значимости а. = 0,01. Показано совпадение рьтатов моделирования и аналитических расчетов, представленных в литературе однотипных моделей случайных процессов.

Установлены законы изменения среднего значения и дисперсии СЧП и СВП случайных процессов с различивши законами распределения в зависимости от чения порога. Определены границы изменения уровня сигнала, при которых из-юние указанных параметров практически не зависит от вида закона распределе-аддитивной помехи, наименьшие различия между ходом кривых имеют место в ервале s(t)e[-0.3, 0.3], при СКО шума ст=1.

В результате моделирования определено, что наибольшей устойчивостью из сматриваемых характеристик пересечения уровня на интервалах по отношению к [енению закона распределения помехи обладают статистические характеристики тематическое ожидание (МО) и среднеквадратическое отклонение (СКО)) СВП.

Установлено, что при классификации бинарных сигналов показатели слож-ти реализации предлагаемых алгоритмов на МПС, как минимум, на порядок [ыпе по сравнению с алгоритмами оптимальной параметрической обработки, [ьше показателей сложности ранговых алгоритмов. Указаны условия, для кото-i этот вывод справедлив.

В результате моделирования определено, что при решении задачи обнару-гия постоянного на интервале анализа сигнала в присутствии аддитивной помехи

с различными законами распределения, разработанные алгоритмы являются эквив; лентными знаковым алгоритмам обнаружения.

Разработаны структурные схемы предлагаемых устройств непараметрич ской обработки и алгоритмы работы микропроцессорного контроллера непараме рического классификатора по среднему числу пересечений ( НКСЧП) и непараме рического классификатора по среднему времени пребывания (НКСВП).

Структурная схема НКСЧП

Рис. 1.

Структурная схема НКСВП

2(1)

Формирователь прямоугольного" импульса

Ж

Источник порогового напряжения

Преобразователь интервал-число

Запуск

N—

-К "V

Микропроцессорный контроллер

ш,

Обучение

Классификация

I

Классификация

микроЭВМ

-1/

JОбучение _

Перепрограммируемое ПЗУ

Рис.2.

На основе сравнения графиков для вероятностей ошибки классификащ показано, что предпочтительней использовать алгоритм классификации по среднех времени пребывания. На основе результатов моделирования сформулированы рек мендации по выбору длительности интервалов наблюдения с позиции изменен! оценок дисперсии СЧП и СВП.

В четвертом разделе рассмотрены вопросы моделирования алгоритме непараметрической классификации на ЭВМ. Проведен анализ методов моделиров ния алгоритмов обработки сигналов в условиях действия аддитивных помех и новь возможностей моделирования, которые открываются с применением современных

етов программ для математического моделирования. Установлено, что при ис-ьзовании современных пакетов программ для математического моделирования овное значение приобретают вопросы устойчивости используемых методов моде-ювания.

Показана целесообразность совместного использования при построении зровой модели непарамегрических классификаторов в математических пакетах литических методов и метода статистических испытаний.

Посредством тестирования по тесту серий и корреляций исследована воз-кность использования в задачах статистического моделирования программных етов "МаШсаё 5.0+" и"МаШсайб.О+".

В результате моделирования работы классификаторов при классификации ьми последовательных бинарных кодов на фоне аддитивной нормальной помехи еделены значения вероятностей ошибки первого и второго рода при различных чениях интервала наблюдения Т для нескольких фиксированных отношений С/П низменном размере контрольной и обучающей выборки.

Установлено, что ошибки классификации зависят от структуры кода. Для активной классификации с использованием непараметрического классификатора СЧП необходимо использовать бинарные коды, имеющие различия в числе перегний порогового уровня на заданном интервале наблюдения Т. При этом вероят-ть ошибки уменьшается на порядок. Подобный вывод сделан и для классифика-а по СВП - необходимо использовать бинарные коды, имеющие различия во вре-ги пребывания над пороговым уровнем на заданном интервале наблюдения Т.

Зависимости оценок вероятностей ошибок классификации от

р

ош 0.5

0.4

0.3 0.2

0.1 0

На рисунке номер графика соответствует номеру сигнала.

отношения С/П по классам для НКСЧП

1 4

\ \ / /

\ уу \ 2

//X3

1 2 3 4 5 Ч=А/

Рис.3.

Зависимости оценок вероятностей ошибок классификации от отношения С/П по классам для НКСВП

р

ош

0.5

0.4 0.3

0.2 0.1

О

2 2.5 3 3.5 4 4.5 ч=А/о

Рис.4.

На рисунке номер графика соответствует номеру сигнала.

Представленные выводы подтверждаются результатами моделирования р боты классификаторов при классификации бинарных кодов, построенных на осно! функций Радемахера.

Отмечено, что классификатор то СВП при больших отношениях С/П обеспечивает меньшую ошибку классификации . С уменьшением отношения С/ классификатор по СЧП становится несколько эффективней (вероятность ошиб* меньше в 2 раза). Таким образом определены условия целесообразности практич ского использования разработанных алгоритмов.

Определено понятие статистической погрешности цифрового моделироваш работы непараметрических классификаторов при решении задачи обнаружения си нала, постоянного на интервале анализа уровня.

Рассчитаны числовые значения статистических погрешностей моделиров; ния работы классификаторов. Определены оценки вычислительной сложности и пользованных алгоритмов моделирования работы непараметрических классификат! ров в режиме классификации бинарных сигналов на фоне аддитивной гауссовой т мехи.

В пятом разделе представлены результаты экспериментального определ ния характеристик работы непараметрических классификаторов.

эеделены возможности компьютерной обработки сигналов с использованием ременных пакетов программ обработки и математических пакетов. Предложен :нцип совмещения возможностей пакетов программ для обработки сигналов и етов программ для математического моделирования посредством конвертирова-файлов данных из формата WAV (пакет обработки сигналов Cool Edit) в формат III (входные данные для пакета Mathcad 6.0+)

Разработана структурная схема экспериментальной установки, включающая >мирователь бинарных кодов (кодер), передатчик бинарных сигналов с частотной (уляцией, приемник частотно-модулированных сигналов, АЦП, персональный [пьютер IBM/PC.

Исследованы статистические характеристики шумов на выходе частотного криминатора. Экспериментальные результаты согласуются с представленными в ературе математическими моделями шума.

Исследованы статистические характеристики выбросов процесса на выходе готного дискриминатора в отсутствии бинарного кода и при его наличии.

Экспериментально определены вероятности ошибок первого и второго рода : классификации восьми бинарных последовательных кодов для нескольких зна-ий отношения С/П, длительности интервала наблюдения Т и двух значений объ-в обучающей и контрольной выборок.

Приведена оценка погрешности результатов измерений, которая подгверди-:остоятельность оценок, полученных в результате моделирования и эксперимента. i этом отмечено, что для повышения эффективности полученных в ходе экспери-гга оценок, необходимо двухкратное увеличение объема обучающей выборки.

В заключении сформулированы основные научные и практические резуль-м работы.

Приложения к диссертации содержат программы расчета характеристик и [елирования алгоритмов работы устройств параметрической и непараметрической аботки сигналов, а также результаты экспериментального определения характе-гик работы непараметрических классификаторов по среднему числу пересечений >еднему времени пребывания.

Программы представляют собой рабочие документы пакетов для математикою моделирования "Mathcad 5.0+" и "Mathcad 6.0-ь", которые легко могут быть ользованы непосредственно на любом компьютере, содержащем данные пакеты, ример, в учебно-методических целях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные научные результаты и положения, полученные в диссерта-нной работе, состоят в следующем:

1. Граф-схема обобщенной модели приема сигналов в СПДС дополнена модель источника сосредоточенных помех, что позволяет в большей степени удовлетвори сложившейся классификации задач, решаемых при приеме сигналов в СПДС.

В том числе:

- установлено, что в условиях непараметрической априорной неопределенности п] приеме сигналов в целом нецелесообразно применение известных параметричесы оптимальных и неоптимальных методов приема;

- введены и определены численные значения показателей качества и сложности и вестных параметрических и непараметрических моделей приема сигналов в СПДС позиции их реализации на микропроцессорных системах;

- рассчитаны зависимости средней вероятности ошибки от отношения С/П для и вестных непараметрических методов обработки сигналов при выбранных негаусс вых моделях аддитивных помех;

- исследованы одномерные законы распределения среднего числа пересечений (СЧ1 и среднего времени пребывания (СВП) на интервалах для некоррелированных сл чайных процессов с негауссовыми законами распределения.

2. Теория выбросов случайных процессов дополнена результатами анализа измен ния математического ожидания СЧП и СВП, среднеквадратического отклонен] СЧП и СВП при изменении закона распределения.

В том числе:

- установлен факт бимодальности закона изменения дисперсии СЧП для различи! законов распределения некоррелированных помех;

- определены границы устойчивости математического ожидания СЧП и СВП к изм нению закона распределения помехи при изменяющемся отношении С/П;

- исследованы условия численно значимой нормализации законов распределен: СЧП и СВП для различных распределений помехи.

3. Теория непараметрической обработки сигналов дополнена алгоритмами обработ: сигналов при приеме в целом.

В том числе:

- сформулированы требования к признакам непараметрического классификатора;

- разработаны два алгоритма непараметрического распознавания бинарных сиги лов, обеспечивающих прием в целом;

- разработаны математические и цифровые модели этих алгоритмов;

- определены показатели качества и сложности разработанных алгоритмов при ] реализации на микропроцессорных системах в условиях решения задачи обнаруя ния постоянного сигнала на фоне аддитивной помехи с негауссовским законом ра пределения;

4. Аналитические исследования показателей сложности разработанных алгоритме моделирование их работы на ЭВМ, натурные эксперименты показали, что использ вание НКСЧП и НКСВП позволяет при сохранении приемлемой для практики сре ней вероятности ошибки классификации кодовых слов Рош = 0,01 снизить вычисл тельную сложность известных непараметрических методов обработки в N - разме ность вектора признаков раз (N>5). При этом проигрыш в пороговом отношении

U знаковым алгоритмам не превышает б дБ. С увеличением размерности века признаков N этот проигрыш будет уменьшаться. Однако это влечет прямо про-щиональное увеличение продолжительности классифицируемой реализации.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1ихалев М.В. Использование непараметрических алгоритмов распознавания в темах передачи дискретных сообщений.// Сборник научных трудов молодых уче-i. Таганрог: ТРТУ, 1995,- с. 142-145.

Михалев М.В. Сравнительный анализ эффективности двух алгоритмов непара-рической классификации.// Сб. науч. труд. "Радиоэлектроника и физико-1ические процессы", Вып.29, Шахты: ДГAC, 1996.-C.16-23.

Лихалев М.В. Результаты численного анализа закона распределения пересечений югового уровня случайными процессами с различными законами распределения, [звестия ТРТУ, № 2, Спец. выпуск, посвященный 100-летию со дня изобретения ;ио. Таганрог: ТРТУ, 1996,- с.96-103.

"алустов Г.Г., Михалев М.В. Алгоритм обучения и классификации на ПЭВМ.// 'ды региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Северо Кавказа. Тезисы доклада. Секцил: методы и средства цифровой обработки сигов. Ростовская организация РНТО РЭС им. А.С.Попова, 1994,- с.23. 'алустов Г.Г., Михалев М.В. Исследование датчика псевдослучайных чисел в пае программ для математического моделирования "Mathcad 5.0 Plus".// Известия ГУ, №2, Специальный выпуск, посвященный 100-летию со дня изобретения Ра-

Таганрог:ТРТУ, 1996,- с.93-96. "алустов Г.Г., Михалев М.В. Анализ взаимокорреляционных функций процессов с екрывающимися спектрами.// Известия ТРТУ, №2, Специальный выпуск, посвя-шый 100-летию со дня изобретения Радио. Таганрог:ТРТУ, 1996,- с.90-93. "алустов Г.Г., Михалев М.В. Метод синтеза классификатора негауссовых сигна-.// Сб. науч. труд. "Радиоэлектроника и физико-химические процессы", Вып.29, хты: ДГАС, 1996.-C.24-28.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично Михалеву М.В. принадле-- следующие результаты:

В работе [4] алгоритм и программа моделирования байесовского линейного ссификатора;

В работе [5] программа теста датчика RND пакета Mathcad 5.0+ и проверки

2

ученных распределении по критерию % ;

В работе [6] алгоритм и программа анализа для пакета Mathcad 5.0+ и об-отки полученных результатов;

В работе [7] структурная схема классификатора негауссовых сигналов.

искатель

М.В.Михалёв