автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Разработка и исследование метода адаптивной коррекции сигналов для повышения помехоустойчивости цифровых систем передачи информации

ГГо ОД 1 1 НОЯ 1383

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК 621.391.27:621.391.828

Матвеев Юрий Валентинович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА АДАПТИВНОЙ

КОРРЕКЦИИ СИГНАЛОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

ИНФОРМАЦИИ

Специальность 05. 12. 17 - Радиотехнические и телевизионные

системы и устройства

Автореферат

диссертации на соискание научной степени кандидата технических наук

Севастополь - 1996

Диссертация является рукописью.

Работа выполнена в Севастопольском государственном техническом университете (департамент электроэнергетики).

Научные руководители : доктор технических наук, профессор,

академик АН Технологической кибернетики Украины , заслуженный работник народного образования Украины Маригодов Владимир Констатинович, кандидат технических наук , доцент Бабуров Эдуард Федорович.

Официальные оппоненты: заслуженный изобретатель Украины,

доктор технических наук , профессор Говоров Валентин Сергеевич (Севастопольский военно-морской институт), кандидат технических наук, доцент Иващенко Петр Васильевич (Одесская академия связи).

Ведущая организация : Морской гидрофизический институт HAH Украины (г.Севастополь).

Защита состоится "_£_ V_" » ГО " 1996 г. в ^^асов на

заседании специализированного Совета К 068.15.05 в Севастопольском государственном техническом университете.

Адрес университета : 335053 , г. Севастополь, Стрелецкая бухта , Студгородок.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета .

Автореферат разослан " ^ " 1996 года .

Ученый секретарь

специализированного совета

К 068.15.05 к.т.н, доцент

t

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

С внедрением и использованием новых систем проводной , радиорелейной и спутниковой связи возрастают требования к верности передачи информации при заданном отношении сигнал-помеха. В то же время увеличивается число всевозможных источников помех и их интенсивность . В результате задача повышения помехоустойчивости систем связи является актуальной .

Практический интерес представляет увеличение скорости передачи информации за счет повышения эффективности данной системы , т.е. отношения скорости передачи информации к пропускной способности канала . Для реализации пропускной способности канала применяют жесткое ограничение спектра сигнала без межсимвольных искажении (МСИ) в соответствии с первым критерием Найквиста и осуществляют многопознционную модуляцию сигналов .

Искажения комплексной частотной характеристики (КЧХ) радиоканала , вызванные многолучевостью , во временной области приводят к МСИ, а в системах с квадратурными каналамн и к межканальным искажениям (МКИ) . Для компенсации этих искажений в приемник вводят адаптивный корректор . По проблемам , связанным с адаптивной коррекцией , известны работы : Киселя В.А., Ланнэ A.A., Тамма Ю.А., Уидроу Б..

Заслуживает внимания рассмотрение вопроса эффективности существующих методов коррекции при минимально-фазовом и немннимально--фазовом характерах замираний в канале связи . Представляет интерес проведение синтеза схемы адаптивного корректора (АК) в условиях малых и глубоких замираний , а также при нестабильности тактовой частоты .

Наряду с искажениями в каналах связи имеют место аддитивные , гауссовские помехи (АГП). Недостатком предыдущих исследований было использование высоких требований на отношение сигнал - помеха на входе решающего устройства (РУ) приемника при наличии искажений сигнала .

На практике реальные каналы имеют большую мощность АГП , что приводит к простою систем связи . Кроме того , адаптивная коррекция искажений сигнала в условиях АГП приводит к возрастанию уровня последних . Применение согласованного фильтра (СФ) для увеличения отношения сигнал - гауссовская помеха на входе РУ приемника при наличии искажений в основной полосе уже не может дагь тех результатов , как при их отсутствии . Нестабильность частоты тактовой синхронизации также приводит к снижению помехоустойчивости СФ .

Таким образом, применение существующих методов адаптивной оптимальной фильтрации для коррекции искажений в условиях АГП с одной стороны является недостаточно эффективным , а с другой стороны -малоисследованным.

Представляет интерес рассмотреть метод оптимального линейного предыскажения и корректирования (ОЛПК). Сущность данного метода заключается в таких линейных операциях над сигналом и помехой , при которых в случае неизменной средней мощности сигнала на входе канаша можно увеличить отношение сигнал-гауссовская помеха на входе РУ приемника . В трудах :Бабурова Э.Ф., Бордмана К., Ван Триса Г., Лебедева Д.С.,Маригодова В.К.рассмотрены вопросы применения метода ОЛПК. До настоящего времени применение этого метода ограничивалось адаптацией системы передачи информации (СПИ) по отношению к спектральной плотности мощности гауссовских помех, что не всегда является оптимальным , по причине априорно неизвестной КЧХ канала с АГП . Адаптивный фильтр корректора вводился на передаче с целью компенсации МСИ , обусловленной отбеливающим фильтром на приеме .

Из анализа предыдущих исследований можно сделать вывод , что метод адаптивного ОЛПК не применялся для компенсации искажений сигнала, а задача адаптивной коррекции искажений сигнала при наличии АГП в канале является актуальной.

Цель и основные задачи исследования

Целью настоящей работы явилось :

1) решение проблемы адаптивной коррекции искажений смекала в условиях АГП путем применения метода адаптивноео ОЛ1Ж ;

2) создание устройств контроля и оценки качества канала связи .

Основные задачи исследования включали следующее .

(.Проведение теоретических и экспериментальных исследований

по эффективности метода адаптивной коррекции искажений сигналов при отсутствии и наличии АГП.

■ 2. Оптимизация и определение структурной схемы корректора прп наличии искажений и АГП в условиях нестабильности частоты тактовой синхронизации.

3. Исследование и выбор способов осуществления метода адаптивного ОЛПК с целью компенсации искажений в каналах с АГП .

4. Исследование и разработка устройства оценкн качества цифрового канала связи в реальном масштабе времени .

5. Разработка метода оценки уровня искажений сигналов в системах связи с квадратурными каналами.

Методы исследования

Решенне рассматриваемых задач основывалось на методах математической статистики , теории информации , математического моделирования на персональной ЭВМ.

Научная новизна

При выполнении диссертационной работы впервые получены следующие результаты :

- проведен анализ существующего метода адаптивной коррекции искажений сигнала в условиях многолучевости при наличии АГП;

- осуществлен синтез структурной схемы корректора в каналах с , искажениями ;

- определены допустимые мощности АГП в зависимости от глубины замираний в канале и структурной схемы корректора ;

- предложен новый эффективный метод адаптивной компенсации МСИ и МКИ на приеме в условиях АГП , заключающийся в адаптивном предыскажении сигнала на передаче ;

- разработан новый метод оценки качества цифрового канала связи, основанный на измерении ошибочных посылок в синхросигнале ;

- разработан алгоритм оценки уровня искажений в квадратурных каналах системы с многоуровневой квадратурной амплитудной модуляцией ( МКАМ).

Практическая ценность результатов работы

Разработана инженерная методика по настройке и проверке качества работы корректора в условиях МСИ и АГП .

Разработано и внедрено устройство адаптивного корректора МСИ и МКИ.

Предложены пути аппаратурной реализации методов адаптивной коррекции и предыскажения с целью компенсации искажений сигнала .

Основные положения диссертации могут быть использованы при разработке цифровых систем связи .

Результаты работы применены при проведении НИР в НПП "Дальняя Связь " и СКБРС концерна " Муссон". '

Апробация результатов диссертации

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:

1. Всесоюзной научно - технической конференции " Современные проблемы радиоэлектроники ", Москва, 1988.

2. Всесоюзной научно- технической конференции "Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств и обработки сигналов",Горький, 1989.

3. Всесоюзной школе - семинаре "Распараллеливание обработки информации ".Львов,1989.

4. Научно- технической конференции "Опыт разработки и внедрения цифровых и аналоговых фильтров и корректоров в системах связи",

Севастополь, 1990.

5. Научно-технической конференции "Статистический синтез и анализ информационных систем ".Севастополь, 1991.

6. Научных семинарах "Моделирование в энергетике , автоматике и вычислительной технике"прн Президиуме научного Совега НАН Украины по проблеме "Теоретическая электротехника и электронное моделирование" .Севастополь, 1992-1996 г.

Публикации

По материалам исследований опубликовано 3 статьи ,7 тезисов докладов , 2 положительных решения на вьщачу патентов по исследуемой тематике.

Обьем работы

Диссертация состоит из введения , четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Она изложена на 154 страницах .включая: список источников использованной литературы из 160 наименований на 14 страницах ; двух приложений с тремя программами расчетов на ПЭВМ и двумя актами внедрения результатов работы на предприятиях.

Основные положения . выносимые на защиту

1. Метод адаптивной коррекции МСИ и МКИ в каналах с замираниями и АГП, заключающийся в оптимальной обработке сигнала на передаче путем предыскажения и коррекции его на приеме.

2. Структурный синтез комплексных линейных и нелинейных адаптивных корректоров в каналах связи с многолучевостью и АГП.

3. Метод оценки помехоустойчивости цифровых СПИ с МКАМ, основанный на измерении искажений сигналов в квадратурных каналах.

4. Метод оценки качества цифрового канала связи, основанный на измерении ошибочных посылок в синхросигнале.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы исследований , сформулирована цель работы , научная новизна и практическая ценность

результатов, представлены краткая аннотация основных результатов исследований и содержание диссертации по главам .

Пеовая глава посвящена анализу современного состояния проблем и перспектив адаптивной коррекции искажений сигналов в каналах связи. В ней предлагается классификация моделей канала связи на основе анализа существующих моделей канала . Модели канала различаются по виду функциональной зависимости от : частоты ; времени; времени и частоты . В исследованиях применена модель канала радиорелейной линии сантиметрового диапазона . С целью анализа работы схем адаптивных корректоров искажений сигнала предложена схема их классификации . Адаптивные корректоры различают по: виду адаптивного фильтра ; расположению корректора в системе и устройстве связи ; способу настройки и алгоритму работы .

Рассмотрена модель системы связи с МКАМ в полосе модулирующих частот . В отличие от предыдущих исследований данная модель рассмотрена с учетом конкретных моделей канала и системы связи с оптимальным распределением характеристик фильтрации . Проведен анализ причин возникновения МКИ. Такими причинами являются нестабильность фазы несущей частоты и сдвиг минимума замираний от несущей частоты .

Сделан анализ состояния вопроса использования адаптивного корректора (АК) в условиях МСИ и АГП . Известной мерой повышения отношения сигнал - гауссовская помеха является применение согласованного фильтра (СФ) на приеме . В неидеальных каналах связи СФ не эффективен по причине искажений сигналов и нестабильности тактовой частоты . Необходимость применения адаптивного СФ привела исследователей к последовательному соединению СФ и А К . Предлагаемое решение является компромиссным по причинам :

1) адаптивный корректор эффективно компенсирует искажения сигнала в условиях отсутствия АГП;

2) СФ эффективен в повышении отношения сигнал- гауссовская помеха при отсутствии искажений сигнала ;

3) последовательное соединение СФ и А К снижает отношение сигнал-гауссовская помеха из-за усиления корректором последних ;

4) сложность в практической реализации под принимаемый сигнал и последующей его адаптивной коррекции .

С целью эффективной адаптивной коррекции искажении сигнала в условиях АГП автором диссертации предложен новый метод . Сущноаь метода заключается в адаптивном предыскажении сигнала на передаче с целью компенсации искажений сигнала на входе приемника. В этом способе весовые коэффициенты трансверсального фильтра определяются на приемной стороне и передаются через канал обратной связи на передачу в адаптивный фильтр (АФ). На рис. 1 изображена структурная схема системы связи с адаптивным предыскажением сигнала, где обозначено: 1 - фильтр передатчика; 2 - адаптивный фильтр; 3 - канал связи; 4 - фильтр приемника; 5 - канал обратной связи; 6 - схема отсчета; 7 - линия задержки; 8 - устройство управления; 9 - решающее устройство; 10 - анализирующее устройство.

Отсчеты принимаемого сигнала снимаются с отводов линии задержки и ^ подаются в устройство управления. Через канал обратной связи весовые коэффициенты передаются на передачу .

Результаты, полученные при использовании нового метода, состоят в следующем.

1. Комплексная частотная характеристика согласованного фильтра является комплексно-сопряженной по отношению к спектральной плотности сигнала на выходе неидеального канала связи.

2. Приемный фильтр имеет фиксированные параметры и не усиливает , гауссовские помехи.

3. Сигнал на передаче адаптивно предыскажается по отношению

к каналу связи при сохранении средней мощности передаваемого сигнала .

Рис.

I.

Структурная схема системы связи с адаптивным предыскажением сигнала

4.Восстановление несущей и тактовой частот в приемнике осуществляется за более короткий период времени.

Во второй главе проведен структурный синтез адаптивного корректора в каналах с искажениями и нестабильностью тактовой частоты.Рассмотрена схема измерителя искажений для системы с МКАМ . Показано,что в системах связи с оптимальным распределением характеристик фильтрации коэффициент расширения полосы а олределяет избыточную ширину полосы Наличие этой избыточности при дискретизации сигнала с частотой 1/ Г в полосе 0...1/Т приводит к перекрытию спектральных плотностей сигнала . В результате в нендеальных каналах это ведет к значительному ухудшению процесса коррекции . Получены выражения АЧХ оптимальных цифрового и аналогового* фильтров корректора . Для последнего случая средний квадрат ошибки (СКО) достигает минимума на выходе фильтра при АЧХ вида

I ноо NYooxooi/[iYaor+N(f)iY0(joo. (i,

где Y(jf)=Yo(j0C(j0,Yo(j0- преобразование Фурье от импульсной реакции типа "приподнятый косинус"; C(jO- КЧХ канала связи ; ХОО-снектральная плотность сигнала на входе канала ; Ы(0-спектральная потность мощности АГП. Чувствительность приемника к нестабильности тактовой частоты можно снизить с применением более высокой , чем fr=l/T, частоты дискретизации на входе АК и применением дробно-интервальной линии задержки в АК. В результате этого при эффективных методах коррекции наложение спектральных плотностей сигнала с нестабильностью частоты дискретизации в полосе 0...(1+а)/(2Т) роли играть не будет.

' Исследования характеристик пятиотводного АК были проведены для системы 16 КАМ 140 Мбит/с для коэффициента расширения эффективной полосы частот канала a = 0,5 и т/Т = 0,1, где т - время задержки между лучами . Расчеты сделаны с использованием модели радиорелейного канала в основной полосе частот при минимально-фазовых (МФ) и неминимально-фазовых (НМФ)замираниях для четырех типов АК:

1} линейный АК (ЛАК) с интервалом Т между отводами линии задержки (ЛЗ);

2) ЛАК с дробно-интервальной линией задержки;

3) нелинейный А К (НА К) с интервалом Т между отводами линии задержки в прямой и обратной цепях;

4) НАК с дробным интервалом в прямой цепи между отводами линии ' задержки и Т интервалом в обратной цепи между отводами .

Получены следующие результаты:

- корректируемая глубина замираний на краях полосы передаваемого сигнала на 5...7 дБ ниже для дробно - интервального А К ,чем для Т-интер-вального АК ;

- при смещении замираний к центру полосы эффективность дробно и Т - интервальных корректоров приближенно одинакова;

- при НМФ замираниях эффективность НАК несколько хуже, чем ЛАК, что объясняется преобладающей МСИ от последующих символов;

- при МФ замираниях НАК обладает большей эффективностью, чем ЛАК, что объясняется преобладающей МСИ от предшествующих символов;

- эффективность НАК при МФ замираниях в 1,5...2 раза выше, чем при НМФ замираниях;

- эффективность дробно-интервального корректора может значительно возрасти при увеличении количества отводов в два и более раз;

- используемые структуры корректоров могут эффективно использоваться для коррекции замираний с глубиной 15...20 дБ.

Исследован и разработан метод оценки степени искажений. Предложенный метод заключается в измерении величины максимальных искажений в квадратурных каналах с выбором наихудшего значения уровня искажений и индикацией полученных результатов. Схема измерителя величины искажений изображена на рис. 2, где обозначено:

1 - схема отсчета; 2-решающее устройство; 3 - схема вычисления и

усреднения уровня искажений; 4 - схема сравнения; 5 - мультиплексор; 6 -дешифратор; 7 - индикатор.

Измеритель величины искажений работает следующим образом.

Видеосигналы с синфазного и квадратурного каналов поступают на решающее устройство 2 через схемы отсчетов 1. В качестве решающих устройств используются аналого-цифровые преобразователи Опорные напряжения АЦП выбираются исходя из максимальновозможной амплитуды входного сигнала с искажениями. . В течение одного цикла, равного нескольким посылкам, выбирается наибольшее (пиковое) значение уровня искажений. Значение величины искажений заносится в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Значения искажений, занесенные в ОЗУ за несколько циклов, усредняются в течение нескольких периодов. Количество циклов следует выбирать в зависимости от количества уровней в видеосигнале и заданной точности определения величины искажений. Требуемая точность измерения величины искажений зависит от количества разрядов АЦП- Количество периодов усреднения определяется уровнем искажений и точностью измерения.

С наличием МКИ уровень искажений в квадратурных каналах различный . Для предотвращения простоя системы связи следует выбрать наихудшее значение уровня искажений. Последняя операция осуществляется с помощью схемы сравнения 4 и мультиплексора 5, коммутирующего выбранный код на дешифратор кода 6. Последний преобразует двоичный код в код работы индикатора 7.

Эффективность предложенного метода повышается с использованием адаптивного корректора в системе связи .

Показано,что в каналах с медленными замираниями удобно применять знаковые алгоритмы нахождения весовых коэффициентов А К. Если уровень межканальных искажений незначителен , то количество уравнений нахождения коэффициентов можно снизить с 4 до 2 .

В третьей главе проведен структурный синтез А К в каналах с АГП .

Рис. 2. Структурная схема измерителя искажений

Исследован оптимальный линейный фильтр в каналах с АГП . Для повышения отношения сигнал- гауссовская помеха на входе решающего утройства определены требования к СФ :

1) не вносить дополнительные гауссовские помехи;

2) повышать отношение ^ / ;

3) быть адаптивным к изменениям КЧХ канала связи ;

4) быть независимым от нестабильности тактовой синхронизации. Определено отношение мощности сигнала в момент максимального

отклика сигнала к мощности АГП на выходе системы с оптимальным распределением характеристик фильтрации при идеальном канале связи (И-а)/(2Т)

/кйОНПЧ,. (2)

Г- 2 о

где (\М - I) - коэффициент, обусловленный пиковой мощностью для сигнала с МКАМ , N0- спектральная плотность мощности белого шума . Для неидеального канала связи это отношение примет вид (1+а)/(2Т) (1+а)/(2Т)

у, $г^с] |УЛ0||Н()0С(]0|гсй-/ 1 |Уо00||Н(]0МГ (з)

о о

Из выражений ( 2 ) и ( 3) следует .

1.Отношение пиковой мощности сигнала к мощности АГП на выходе системы связи с АК на приеме при искажениях в канале меньше теоретического отношения пиковой мощности сигнала к мощности АГП при идеальном канале.

2. Адаптивный корректор на приеме , выравнивая спектральную плотность мощности сигнала, одновременно усиливает и гауссовские помехи.

3.Согласованный фильтр вместе с АК на приеме^незначительно снижает вероятность ошибки, так как компенсация искажений приводит к росту гауссовских помех.

С появлением в канале'АГП расположение ЛАК на передаче или

приеме не будет равнозначным по отношению к помехам. С установкой адаптивного фильтра - корректора на передаче определение весовых коэффициентов последнего осуществляется на приеме. Передача весовых коэффициентов с приемника на передатчик происходит через канал обратной связи. Найдено отношение пиковой мощности сигнала к мощности АГП на выходе системы связи при установке АФ корректора на передаче

(1 +а)/(2Т) (1 +а)/(2Т)

/|уо001|соонаом(7[ /|у0оомп! <<и

о о

Из выражения ( -4 ) следует, что при эффективном предыскажении сигнала на передаче отношение сигнал-гауссовская помеха на выходе системы связи приближается к значению отношения сигнал-гауссовская помеха для канала без искажений.

Показано , что оптимальный приемный фильтр должен выполнять роль предсказателя . Для этого необходимо ввести задержку ехр(^фо(0) в желаемый отклик системы связи с фазовой характеристикой Ф1 ( Г ) . При условии фс( Г )= - Г) КЧХ оптимального адаптивного фильтра будет Н00=| Н^О | ехр^ф^ Г)), где | Н^О | определено выражением ( 1 ). Если не учитывать мощность АГП , то | НОО |=| ХОО УI ^00 I. а минимум СКО на выходе фильтра примет вид (Ц-а)/(2Т)

о

Показано , что СКО на входе решающего устройства приемника будет наименьшим при использовании АФ корректора на передаче .

Определена эффективность использования АК на передаче (^^¿/у^

Исследованы зависимости выигрыша (3 от глубины замираний в для АК С АЧХ видов:|НС01=1/С00;|Н001=|хи0|/|У00|; |НОО|=|^ООХО{)|/ [|У001+

+N(f)|Yo(j0D- На ряс. 3 показан выигрыш Q при применении корректора с алгоритмом минимума С КО (АЧХ фильтра корректора имеет вид (1)) . Характеристики Q(G) приведены для различных значений весовых коэффициентов: 5(кривая-х-); 7(кривая-' -); 11 (кривая-0-) ; оо(крнвая-+-). В расчетах предполагалось, что вероятность ошибох(Ре) на входе решающего устройства составляет 10

Исследования показали, что при использовании АФ хорректора на передаче с количеством весовых коэффициентов до 11, значение Q составляет 5 ... 9 дБ по мощности с изменением IGI от 5 до 20 дБ. Увеличение мощности гауссовских помех снижает эффективность коррекции . Важным является определение границ допустимой мощности АГП зависимости от глубины замираний. Расчеты показывают, что при отсутствии замираний P^<¡0n. составляет около -10 дБ rio отношению к мощности сигнала в системах с МКАМ . При глубине замираний -15 дБ

граница Роп составляет -21 дБ для корректора с количеством отводов

2 -3 -з

семь при Ре=10 . Для каналов с Ре= 10 на входе решающего устройства

системы с МКАМ граница PVjon. составляет -16 дБ при нулевых искажениях, а при глубине замираний -15 дБ с использованием корректора с семью весовых коэффициентами составляет -25 дБ по отношению к мощности сигнала .

Показано , что относительная пропускная способность информационного канала и канала обратной связи определяется через отношение эффективных полос пропускания обоих каналов . Предложены три способа осуществления метода адаптивного предыскажения . Способы различаются алгоритмом нахождения весовых коэффициентов на приеме .

Рассмотрены следующие ограничения по применению метода адаптивного предыскажения.

1.Аддитивные гауссовские помехи оказывают члияние на процесс коррекции искажении сигнала. Это приводит к тому, что оптимальные

личным количеством весовых, коэффициентов

значения весовых коэффициентов отличаются от значении, близких к обратной модели с задержкой .

2.Процесс коррекции МСИ в условиях АГП будет эффективен до тех

пор, пока вероятность ошибки на входе решающего устройства составляет -з

не более 10 в системах с МКАМ . Для выполнения последнего условия накладываются ограничения на допустимую мощность гауссовских помех и глубину замираний в канале.

3.Данныи метод применим для каналов с медленными характеристиками замираний. Это дает основание считать линейным процесс коррекции .

4.Для снижения СКО на выходе адаптивного фильтра необходимо использовать дробно-интервальные корректоры с задержкой в желаемом отклике.

5.Канал обратной связи должен быть помехоустойчивым, для чего необходима его узкополосность.

В четвертой глапе рассмотрены экспериментальные исследования по применению АК на приеме и передаче при наличии и отсутствии АГП. Исследования проведены в основной полосе для одномерного пяти-отводного корректора на скорость передачи данных 9600 бит/с . В табл.1 представлены зависимости вероятности ошибки Ре от корректируемой амплитуды до и после коррекции при отношении Р5 / ?у — 22 дБ на входе корректора (генератор АГП соединен со входом АК). В табл. 2 представлены те же зависимости , что и в табл. 1, но с генератором АГП, соединенным с решающим устройством АК при том же рII Р^на входе последнего .

Таблица 1

Относительное значение задержки Корректируемая амплитуда сигнала, дБ Вероятность ошибки

до коррекции после коррекции

0,1 13,5 0,8 • Ю-* 0,7 • 10 J

0,5 9,2 1,1-10 0,5-10 3

Таблица 2

Относительное значение задержки Корректируемая амплитуда сигнала, дБ Вероятность ошибки

до коррекции после коррекции

0,1 14,1 0,9 - Ю'2 < 10"'

0,5 9,04 1,1 • ю~2 <юб

Для исследования корректирующих свойств адаптивного корректора на передаче, в условиях АГП, генератор шума подключался ко входу решающего устройства корректора.

Для работы попользовались приборы , разработанные автором : измеритель вероятности ошибки ; формирователи псевдослучайных многоуровневых сигналов ; имитатор МСИ; фильтры Иайквиста . Предложена схема измерителя качества канала , работающего в реальном масштабе времени .Прибор оценивает качество канала связи путем измерения коэффициента ошибок в синхросигнале .В качестве синхросигнала. предназначенного для настройки тактовой синхронизации, используется передающаяся последовательность нулей и единиц .

Разработана схема определения весовых коэффициентов для комплексного А К с возможностью установки последнего как на приеме , так и на передаче. За основу взят алгоритм форсирования нуля .

Рассмотрены вопросы аппаратурной реализации корректоров и точности цифровой коррекции сигналов . Показано, что при глубине замираний ¡С| < 25 дБ в условиях низкого уровня АГП точность цифровой обработки должна составлять 11... 12 разрядов с количеством весовых коэффициентов в одномерном корректоре 20...32 при частоте дискретизации на входе фильтра в 4 раза большей частоты отсчета на входе решающего устройства.

В приложении 1 представлены программы расчетов на ПЭВМ: КЧХ канала связи,АЧХ передающего и приемного фильтров.импульсных реакций квадратурных каналов.

В приложении 2 приведены акты внедрения результатов диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

[.Проведена классификация моделей канала связи и адаптивного корректора искажений сигнала.

2.Исследована эффективность существующих методов адаптивной коррекции в условиях многолучевости. Показано, что для качественно? компенсации искажений, обусловленных замираниями глубиной 17 ... 20 дЕ и задержке между лучами значительно меньшей длительности гактовогс интервала, достаточно иметь 7 ... 11 - отводный адаптивный корректор

Если задержка между лучами сравнима с длительностью тактового интервала, то 7 ... 11 - отводный корректор эффективен при глубине замираний 9 ... 12 дБ.

3.На основе моделей канала н системы связи сделан анализ вопроса использования адаптивной коррекции в условиях МСИ и АГ11. Показано также следующее:

- в каналах с искажениями СФ на приеме не эффективен;

- адаптивный корректор эффективно компенсирует МСИ в условиях отсутствия А ГП;

- последовательное соединение АК и СФ в каналах с МСИ и АГГ1 приводит к усилению последних.

4.Исследован и разработан новый метод адаптивной коррекции искажений в условиях АГП, заключающийся в определении весовых коэффициентов адаптивного фильтра на приеме и передаче последних на передатчик через канал обратной связи с целью адаптивного ОЛ Г1К .

5.Выигрыш от применения АФ корректора с числом отводов от линии задержки до 11 на передаче по сравнению с применением АФ корректора на приеме составляет 5 ... 9 дБ по мощности при изменении модуля глубины замираний 5 ... 20 дБ.

6.Предложены три способа адаптивного оптимального линейного предыскажения сигналов. Способы различаются алгоритмом нахождения весовых коэффициентов на приеме.

7,Определены границы допустимой мощности гауссовских помех на входе корректора в зависимости от глубины замираний. При адаптивном предыскажения граница допустимой мощности гауссовских помех не зависит от глубины замираннй.

8.Найдены аналитические выражения, определяющие АЧХ оптимального фильтра. Сделаны рекомендации по выбору структуры адаптивного оптимального фильтра. -

9.Исследован новый метод оценки качества канала связи при передаче коротких сообщений. Метод заключается в измерении ошибочных посылок в синхросигнале.

10.Исследован и разработан новый алгоритм оценки уровня искажений в квадратурных каналах при наличии комплексного корректора в демодуляторе.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.Бабуров Э.Ф., Матвеев Ю.В. Адаптивная коррекция многолучевого распространения в цифровых радиосистемах // Тез. докладов Всесоюзной научн.-техн. конференции "Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств и обработки сигналов ". - М.: Радио и связь,

1989.-С. 59.

2. Бабуров Э.Ф., Матвеев Ю.В., Маригодов В.К. Параллельная адаптивная коррекция сигналов основной полосы в системах с квадратурной модуляцией в условиях многолучевости II Тез. докладов Всесоюзной школы - семинар " Распараллеливание обработки информации". - Львов : Физико-механический институт им.Г.В. Карпенко АН УССР, 1989. -Т.2. - С. 117.

3. Бабуров Э.Ф., Климов В.П., Матвеев Ю.В.,Уваров В.В., Харитонов А.В., Цыбин В.И. Применение методов адаптивной коррекции в -условиях межсимвольной интерференции // Тез. докладов Всесоюзной научн.-техн. конф. "Современные проблемы радиоэлектроники". - М: Московский энергетический институт, 1988.-С. 146.

4. Климов В.П., Матвеев Ю.В., Уваров В.В. Оценка уровня межсимвольных искажений в каналах цифровых систем // Тез. докл. конф. "Опыт разработки и внедрения цифровых и аналоговых фильтров и корректоров в системах связи". - Севастополь : ЧВВМУ им. Нахимова. -

1990.-С.74.

5. Климов В.П., Матвеев Ю.В., Уваров В.В. Цифровой адаптивный корректор сигналов //Тез. докл. конф. "Опыт разработки и внедрения

цифровых и аналоговых фильтров и корректоров в системах связи". -Севастополь : ЧВВМУ им. Нахимова. - 1990. - С. 75.

6. Климов В.П., Матвеев Ю.В., Уваров В.В. Устройство для оценки качества каналов связи // Тез. докл. конф. "Статистический синтез и анализ информационных систем". - Севастополь : КМУ СПИ. - 1991. - С. 27.

7. Климов В.П., Матвеев Ю.В., Уваров В.В. Адаптивный корректор сигналов // Тез. докл.конф. "Статистический синтез и - анализ информационных систем". - Севастополь : «МУ СПИ. - 1991. - С. 28.

8. Маригодов В.К., Бабуров Э.Ф., Матвеев Ю.В. Оценка качества канала в цифровых системах передачи информации И Изв. вузов: Сер. Радиоэлектроника. - 1995. - N1. - С. 72 - 75.

9.Маригодов В.К., Бабуров Э.Ф., Матвеев Ю.В.. Адаптивная нелинейная коррекция в цифровых системах с многоуровневой АМ. II Труды НИИР. - 1995. -С. 61-64.

10. Матвеев Ю.В. Использование адаптивной коррекции в системах связи // Вестник СевГТУ. Сер. Моделирование в технических системах. -Севасгополь:КМУ СевГТУ,1995. - С. 94 - 96.

11. Патент РФ. Устройство для измерения качества канала связи в цифровых системах передачи информации / Бабуров Э.Ф., Климов В.П.. МатвеевЮ.В.и др.-Положительное решение от 21.07.93 по заявке N5045049.

12. Патент РФ. Устройство для передачи и приема информации / Бабуров Э.Ф., Маригодов В.К., Матвеев Ю.В. и др.- Положительное решение от 1.03.95 по заявке N 94-027965/ 9 (027982).

Личный вклад

Все результаты , что имеют место в диссертации , сделаны автором самостоятельно . В публикациях , написанных в соавторстве , соискателю принадлежит: в работах с [1] по [3] - результаты моделирования характеристик АК в условиях многолучевости на ПЭВМ . в работах [4,6,8,11]-алгоритм работы и схема измерителя качества канала , в работах

[5,7 .^-экспериментальные исследования по адаптивной коррекции искажений сигнала , в работе (12]-разработка метода адчптивного ОЛПК с целью компенсации искажений сигнала в канале с АГП.

MatveevJu.V. An Elaboration and Analysis of Signal Adaptive Equalization Method for Noise Immunity Rising of the Digital Communication Systems of Information.

Dissertation for obtaining a scientific degree of candidate of sciences(engineering) on the speciality 05.12.17-Radiotechnical and television systems and units , Sevastopol State Technical University, 1996.

An efficiency of adaptive equalization methods in conditions of multypath and additive Gaussian noise is investigated. The adaptive emphasis of signals method on transmission with purpose equalization of distortions of signal on reception in conditions Gaussian noise is proposed . Units of control and valuation of the channel quality are developed.

Key words : adaptive equalization and emphasis , synthesis , additive Gaussian noise , distortions , model of channel, digital communication systems. Матвеев Ю.В. Роэробка i дослщження метода адаптивного корегування сигнашв для пщвищення завадозахищенносп цифрових систем передач! шформаци.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня кандидата техшчных наук по Спещальносп 05.12.17- Радютехтчш та телев1зи1ш системи та npucrpoi, Севастопольський державний техшчний ушверситет, 1996.

Дослщжена эфектившсть метода адаптивного корегування в умовах багатопроменевосп та аддитивних гаусовських завад . Запропонован метод адаптивного передспотворення сигна;йв на передач! з метою ком-neHcauif спотворень сигнала на прийомг в умовах гаусовських завад.Разроблеш пристроГ контролю та оцшки икосп каналу зв'язку.

Ключов1 слова : адаптивне корегування та передспотворення , синтез, аддитивно! raycoBCbKoi завади, спотворення , модель канала , цифров1 системи зв'язку.

ft-'l . исч Т