Разработка и исследование цифровых адаптивных компенсаторов помех в космической радиосвязи

Ткачук, Геннадий Викторович

Системы, сети и устройства телекоммуникаций

автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Разработка и исследование цифровых адаптивных компенсаторов помех в космической радиосвязи

кандидата технических наук: Ткачук, Геннадий Викторович
город: Москва
год: 2005
специальность ВАК РФ: 05.12.13

Диссертация по радиотехнике и связи на тему «Разработка и исследование цифровых адаптивных компенсаторов помех в космической радиосвязи»

Автореферат диссертации по теме "Разработка и исследование цифровых адаптивных компенсаторов помех в космической радиосвязи"

На правах рукописи

¿И'

ТКАЧУК Геннадий Викторович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ АДАПТИВНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ ПОМЕХ В КОСМИЧЕСКОЙ РАДИОСВЯЗИ

05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена на кафедре Радиотехнических систем Московского энергетического института (Технического университута) и в Особом конструкторском бюро Московского энергетического института

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

ГОРБАЧЁВ Сергей Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

старший научный сотрудник

РЕМБОВСКИЙ Анатолий Маркович

кандидат технических наук, профессор НАРЫШКИН Александр Кириллович

Ведущая организация: 16 ЦНИИИ МО РФ (г. Мытищи)

Защита состоится 16 июня 2005 в аудитории А-402 в 17 часов на заседании диссертационного совета Д212.157.05 в Московском энергетическом институте (ТУ) по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 17

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим присылать по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ

Автореферат разослан 16 мая 2005

Учёный секретарь диссертационного, • совета Д212.157.05 к.т.н., доцент

КУРОЧКИНА Т.И.

ci hua

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современные радиотехнические системы (РТС) космической радиосвязи, радионавигации, дистанционного исследования Земли функционируют в сложной электромагнитной обстановке (ЭМО), складывающейся под влиянием помех различной природы. В условиях радиоэлектронной борьбы (РЭБ) возможна постановка организованных (преднамеренных) помех, создаваемых средствами радиоэлектронного подавления (РЭП). Повышение помехозащищенности систем радиосвязи, функционирующих в условиях сложной ЭМО и РЭП, является важной и актуальной научно-технической задачей. Решению этой задачи постоянно посвящается множество исследований по всему миру. Эта задача решается комплексно, что освещено в многочисленных монографиях и публикациях.

Помехозащищенность РТС определяется тщательным анализом типов и вероятностей появления помех, возможным направлением прихода помех, ожидаемых уровней мощности помех и других статистических свойств канала и помех. На основе проведенного анализа формулируются требования применительно к вновь проектируемым системам. При разработке требований учитывается современное состояние теории и элементной базы.

Недостаточность априорных сведений о пространственном и временном рассеянии сигнала в канале и действующих в нём помех приводит к необходимости построения адаптивной приемной системы. В задачу адаптивной приемной системы входит извлечение полезной информации из принимаемого сигнала с повышенной эффективностью, достигаемой за счёт оценивания пространственно-временных параметров канала связи и помех (корреляционной функции).

Методы преодоления априорной неопределенности и построения адаптивных систем были развиты в работах отечественных ученых: P.JL Стратоновича, Б.Р. Левина, В.В. Шахгильдяна, В.Г. Репина и Г.П. Тартаковского, Ю.Г. Сосулина, C.B. Первачёва и А.И. Перова и зарубежных ученых: У. Гейбриела, Б. Уидроу и С. Стирнза, P.E. Комптона, P.A. Монзинго и Т.У. Миллера.

S*2tZ,%Q

нескольких дополнительных (компенсационных) каналов, предназначенных для выделения помех. Принимаемые сигналы дополнительных каналов умножаются на весовые коэффициенты (ВК), вычисляемые по адаптивному алгоритму. Результаты умножения на ВК складываются, формируя компенсационный сигнал, представляющий собой оценку помех в основном канале. Выходной сигнал АКП образуется вычитанием компенсационного сигнала из сигнала основного канала.

Теоретические основы построения многоканальных компенсаторов помех хорошо разработаны. Современной областью приложения теории адаптивных компенсаторов помех является построение устройств адаптивной компенсации помех с использованием метода цифровой обработки сигналов (ЦОС). Для реализации метода ЦОС используется дискретизация и квантование сигналов в устройствах аналого-цифрового преобразования (АЦП), непосредственно ЦОС осуществляется на логических интегральных микросхемах, микросхемах программируемой логики и цифровых процессорах (ЦП).

Современные достижения в построении цифровых адаптивных компенсаторов помех описаны в патентах. В этих источниках, однако, приводятся лишь самые общие структурные схемы с АЦП, осуществляющими преобразование сигналов в каналах адаптивных приемных систем в цифровую форму, указывается на известность получения квадратурных каналов. При этом адаптивные алгоритмы работают с цифровыми комплексными сигналами. В литературных источниках нет сведений о влиянии различных схем получения цифровых комплексных сигналов на эффективность компенсации помех. В адаптивном алгоритме обращения корреляционной матрицы входных сигналов цифровых компенсаторов используется операция деления, которая существенно увеличивает время вычислений или требует увеличения аппаратурных ресурсов.

Из теории адаптивных антенн известно, что глубина подавления помех и выигрыш в помехоустойчивости во многом зависят от рассогласования каналов. В изученных источниках нет статистических данных о влиянии рассогласования каналов на выигрыш в помехоустойчивости и выходное отношение сигнал/(помеха+щум) в цифровых АКП в условиях работы космических радиолиний.

В последнее время микросхемы программированной логики получили значительное развитие. В современных разработках применяются программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС). Для реализации цифровых компенсаторов на ПЛИС необходима разработка пригодных для этого структурных схем.

Цель работы - разработка эффективных практических вариантов реализации цифровых одно- и многоканальных адаптивных компенсаторов помех с использованием ЦОС на современной элементной базе для обеспечения высокой помехозащищенности космических радиолиний передачи информации в условиях возможного радиоэлектронного

противодействия (РЭП). Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

Выбор существующих или разработка новых алгоритмов адаптации для их применения в цифровых АКП, способных подавлять помехи в реальном времени с минимальным переходным процессом.

Разработка структурных схем цифровых АКП и цифровых адаптивных процессоров, работающих в соответствии с выбранным алгоритмом адаптации, пригодных для реализации на ПЛИС и ЦП.

Выбор схемы аналого-цифрового квадратурного преобразователя (АЦКП), определение требуемого динамического диапазона системы автоматической регулировки усиления (АРУ) и АЦП, разрядности АЦП.

Разработка программных моделей цифровых АКП на ПЭВМ и проведение моделирования для получения оценок эффективности цифровых АКП в заданных условиях. Анализ результатов моделирования. Определение требований к допустимому рассогласованию приемных каналов и необходимой разрядности вычислений по адаптивному алгоритму.

Разработка схемотехнических решений реализации АКП на современной элементной базе - ПЛИС и цифровых сигнальных процессорах (ЦСП). Написание программ программирования ПЛИС. Написание программ программирования ЦСП.

Проведение статистического моделирования на программных моделях разработанных вариантов цифрового АКП для получения оценок работоспособности радиолинии в условиях воздействия помех.

Изготовление и экспериментальное исследование лабораторного макета цифрового АКП для проверки на практике его работоспособности и полезности.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы: теории адаптивной пространственной фильтрации, статистической радиотехники, теории вероятностей, теории передачи и приема сигналов, математического анализа и линейной алгебры, теории цифровой обработки сигналов, моделирования на ПЭВМ. Для подтверждения части полученных результатов выполнены экспериментальные исследования.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:

1. Впервые получены количественные данные о влиянии на эффективность цифровых АКП различных схем получения цифровых комплексных сигналов в аналого-цифровых квадратурных преобразователях.

2. Методом статистического моделирования получены графики зависимостей влияния разброса приёмных каналов по полосе пропускания и по центральной частоте, неквадратурности, неравномерности усиления в полосе пропускания на выигрыш в помехоустойчивости и выходное отношение сигнал/(помеха+шум) в цифровых АКП.

4. Разработан адаптивный алгоритм компенсации помех, основанный на методе непосредственного обращения матрицы (НОМ) с использованием правила линейной алгебры вычисления обратной матрицы по её детерминанту и присоединенной матрице.

6. Получены количественные данные о влиянии ограниченной разрядности вычислений по адаптивным алгоритмам: непосредственного обращения ковариационной матрицы, минимальной среднеквадратической ошибки (МСКО) и разработанному алгоритму по методу наискорейшего спуска на отношение сигнал/(помеха+шум) на выходе цифрового АКП. Также получены данные о влиянии ограниченной разрядности вычислений для этих алгоритмов в схеме ортогонализации Грама-Шмидта.

7. Разработан вариант системы автоматической регулировки усиления для применения в цифровых АКП. Получена сравнительная оценка скорости сходимости адаптивных алгоритмов: НОМ, разработанного алгоритма по методу наискорейшего спуска и МСКО, а также этих же алгоритмов в схеме ортогонализации Грама-Шмидта, в цифровом АКП при действии системы АРУ с учетом совместного влияния неидентичности каналов и ограниченной разрядности вычислений.

8. Проведено статистическое исследование отношения сигнал/(помеха+шум), получаемого на выходе двух разработанных вариантов цифрового 3-канального АКП в составе радиолинии при действии 1-2 помех с суммарным отношением помеха/сигнал до 50 дБ на входе антенной системы, при различном отношении сигнал/шум на входе 10- и 12-разрядного АЦП.

Практическая ценность. Показана целесообразность использования АКП, осуществляющего компенсацию помех способом цифровой обработки сигналов для повышения помехоустойчивости радиотехнических систем связи в сложной ЭМО, характеризующейся наличием разнообразных непреднамеренных и преднамеренных помех.

Разработаны структурные схемы цифровых адаптивных процессоров и АКП, схемотехнические решения реализации цифровых АКП на современной элементной базе, программы программирования ПЛИС и ЦСП.

Разработаны программные модели цифровых АКП, которые позволяют на стадии проектирования определить эффективность использования различных вариантов цифровых АКП в условиях работы космических радиолиний с учетом основных влияющих факторов.

Эти технические и технологические разработки использовались в ОКБ МЭИ при создании лабораторного макета цифрового АКП и испытательного стенда радиолинии с цифровым АКП.

Получен патент РФ №2239284 на способ подстройки частотных коэффициентов передачи каналов многоканального приемника, повышающий эффективность цифровых АКП с неидентичными каналами.

Внедрение результатов работы. Проведенные исследования являются составной частью научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, выполненных для ФГУП "ОКБ МЭИ", ФГУП НПЦ "Вигстар" и 16 ЦНИИИ МО РФ в области построения адаптивных компенсаторов помех для космических радиолиний. Результаты работы внедрялись в разработки ОКБ МЭИ и НПЦ "Вигстар" непосредственно в ходе выполнения диссертационных исследований.

Разработанные программная модель цифрового АКП и программы программирования цифровых сигнальных процессоров использованы в учебном процессе в Московском энергетическом институте (ТУ).

Апробация работы. Основные направления исследовательских работ по теме диссертации обсуждались и получили положительную оценку на следующих конференциях и семинарах:

Ежегодная научно-техническая конференция студентов и аспирантов вузов России "Радиотехника и электроника в народном хозяйстве". Москва, МЭИ, февраль 1998 г.

Пятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов: Секция 6, «Радиотехнические системы управления и передачи информации». Москва, МЭИ, март 1999 г.

Семинар научно-технического совета (НТС) НИО-21 ОКБ МЭИ "Цифровая реализация адаптивного компенсатора помех". Москва, ОКБ МЭИ, январь 2000 г.

Семинар НТС НИО-21 ОКБ МЭИ "Построение антенной системы адаптивного компенсатора помех (АКП). Практическая реализация АКП". Москва, ОКБ МЭИ, февраль 2001 г.

Семинар НТС НИО-21 ОКБ МЭИ "Система компенсации помех для мобильной станции". Москва, ОКБ МЭИ, июль 2002 г.

На семинаре сотрудников кафедры РТС МЭИ в декабре 2003 были высказаны критические замечания по материалу диссертации, которые были учтены.

На основе работы, выполненной автором диссертации по теме диссертации, на полигоне ОКБ МЭИ "Медвежьи Озера" создан экспериментальный стенд радиолинии с цифровым АКП. Проведенные на этом стенде исследования подтвердили значимость для практики полученных в диссертации результатов.

Публикации по работе. По основным результатам диссертации опубликовано десять печатных работ, две из них - тезисы докладов на научно-технической конференции, четыре статьи в журнале "Радиотехнические тетради", одна статья в журнале "Вестник МЭИ", одна статья в журнале "Радиотехника", опубликован патент РФ на изобретение, издано одно методическое пособие. Кроме этого, отдельные материалы диссертации включены в пять отчётов по НИР ОКБ МЭИ и два отчёта по НИР НПЦ "Вигстар".

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений, всего содержит 225 страниц машинописного текста, основной текст занимает 203 страницу, в числе которых 93 рисунка, 21 таблица, список литературы, включающий 100 наименований, помещен на 9 страницах, список используемых сокращений содержит 1 страницу. Приложение 1 занимает 3 страницы, приложение 2 занимает 4 страницы, приложение 3 занимает 10 листов, акты о внедрении результатов диссертации составляют 5 листов.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Разработаны структурные схемы цифровых адаптивных процессоров, предназначенные для их реализации на ПЛИС. Разработан адаптивный алгоритм на основе метода непосредственного обращения ковариационной (корреляционной) матрицы, предназначенный для реализации на ЦСП.

2. Разработаны программные модели цифровых АКП, отличающиеся от предшествующих тем, что в них учитывается преобразование входных сигналов в выбираемой схеме получения цифровых комплексных сигналов (в схеме АЦКП), имеется возможность задавать разрядность вычислений по выбранному адаптивному алгоритму, выбирать время реакции системы АРУ.

3. На разработанной программной модели цифровых АКП осуществлено моделирование по методу статистических испытаний. По результатам моделирования получены графики зависимостей гарантированного выходного отношения сигнал/(помеха+шум) и гарантированного выигрыша в помехоустойчивости от отношений помеха/шум в приемных каналах, от отношения сигнал/шум в основном канале, от разброса фильтров приемных каналов АКП по полосе пропускания, центральной частоте и неравномерности усиления в полосе пропускания, а также от диапазона неквадратурности в каналах. На основе про веденного анализа результатов моделирования определены требования по допустимому рассогласованию каналов.

4. Разработан вариант практической реализации 3-канального цифрового АКП на ПЛИС и ЦП с использованием разработанного алгоритма по методу НОМ. Разработан вариант практической реализации 3-канального цифрового АКП с использованием цифрового предпроцессора Грама-Шмидта. Для этих вариантов цифровых АКП с использованием метода статистических испытаний получены зависимости гарантированного выходного отношения сигнал/(помеха+шум) от отношения помеха/сигнал на

входе антенной системы при действии 1-2 помех для 10- и 12-разрядных АЦП, при отношении сигнал/шум на входе основного канала 15 и 20 дБ.

5. Проведено экспериментальное исследование стенда радиолинии с цифровым АКП. Результаты экспериментального исследования стенда радиолинии с цифровым АКП подтвердили эффективность применения цифрового АКП в радиолинии и высокую точность разработанных программных моделей.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе описывается помеховая обстановка и приводятся характеристики основных типов помех, мешающих работе космических радиолиний. Наиболее вероятно применение против радиолинии одного -двух источников помех, разделяемых по пространственному углу. Максимальное суммарное отношение помеха/сигнал на входе антенной системы не превышает 50 дБ. При уровне БЛ ДН основной приемной антенны не более минус 16 дБ относительно основного лепестка этой ДН, указанное отношение преобразуется в максимальное отношение помеха/сигнал на выходе основной антенны, равное 50-16=34 дБ.

В радиолиниях ОКБ МЭИ применяется псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ). ППРЧ осуществляется в полосе частот МГц. В этих радиолиниях применяется помехоустойчивое кодирование кодом Рида-Соломона (63,32) с глубоким перемежением символов (глубина перемежения до 6x104 символов), исправляющим ошибки в 15 и менее символах, что позволяет получить требуемую вероятность ошибки 10"6 при подавлении до половины имеющегося числа частот ППРЧ. Для помех с шириной полосы частот на входе антенной системы, превышающей ИУ2=40 МГц, в радиолинии требуется дополнительное повышение помехоустойчивости, которое может быть достигнуто за счет адаптивной пространственной фильтрации, выполняемой адаптивным компенсатором помех. Следовательно, для помех с шириной спектра на входе антенной системы (АС) не менее 40 МГц, когда выигрыш за счет ППРЧ, достигаемый на выходе приемного устройства с полосой 1,3 МГц, составит не менее 10^(40/1,3)=15 дБ, максимальное отношение помеха/сигнал в основном приемном канале, на входе АЦП, уменьшится до уровня не более 19 дБ.

Представлен обширный материал по построению аналоговых и цифровых одно- и многоканальных АКП. В настоящее время существует две схемы подключения цепей компенсации в многоканальном АКП: с последовательным подключением и параллельным подключением.

В завершении главы сформулированы требования к исследованию и построению цифровых АКП в данной диссертационной работе с целью повышения помехозащищенности космических радиолиний.

Разрабатываемые цифровые компенсаторы помех должны обеспечивать на своем выходе гарантированное выходное отношение сигнал/(помеха+шум) не менее 7 дБ при действии 1-2 источников

широкополосных на входе АС помех и суммарном отношении помеха/сигнал на входе АЦП основного канала АКП до 19 дБ. Помеховые сигналы поступают по боковым лепесткам ДН основной антенны с произвольных и равновероятных направлений. Уровень БЛ ДН основной антенны не более минус 16 дБ. Выходное отношение сигнал/(помеха+шум) определяется как отношение средней мощности сигнала к сумме средних мощностей помехи и шума, где средние мощности сигнала, помехи и шума определяются на выходе АКП в полосе приемного устройства (1,3 МГц). Гарантированное значение величины определяет, что в 90% случаев помеховой обстановки и при заданном рассогласовании каналов значение этой величины будет не меньше чем указанное гарантированное значение.

Во второй главе разработаны основная структурная схема построения цифровых многоканальных АКП и структурные схемы цифровых адаптивных процессоров, предназначенные для реализации на ПЛИС и ЦСП, при этом используется развитая теория адаптивных антенных решеток.

Эффективное подавление помех возможно только при комплексном представлении ВК, для чего на входе адаптивного процессора следует получить квадратурные компоненты цифровых сигналов. В этом случае необходимо применить аналого-цифровые квадратурные преобразователи. Основная (базовая) структурная схема построения цифрового АКП (ЦАКП) получена на основе общей теории адаптивных антенн и применения АЦКП.

Основные структурные элементы базовой схемы многоканального ЦАКП: антенна основного канала, антенны компенсационных каналов, приёмные устройства, АРУ и АЦКП в каждом канале, цифровой адаптивный процессор, умножители на весовые коэффициенты и сумматоры.

Сравнительный анализ схем АЦКП для построения ^-канального цифрового АКП приведен в табл. 1.

Таблица 1.

Схема Тип Требовании ресурсов

1 кг- -ЦП 2#ФД И2ЛГАЦП

2 ФВ -ЦП N аналоговых ФВ и АЦП

3 вз- ЦП N аналоговых элемента ВЗ и 2N АЦП

4 цп -ЦКГ N АЦП и 2N цифровых ФНЧ (ЦФНЧ)

5 ЦП -ЦФВ N АЦП и N цифровых КИХ-фильтров

6 ЦП -ВЗ Л'АЦП

В табл. 1 обозначено: ФД - фазовый детектор, (Ц)КГ - (цифровой) квадратурный гетеродин, ЦП - цифровое преобразование, (Ц)ФВ -(цифровой) фазовращатель, ВЗ - временная задержка.

Проведен расчёт требуемого динамического диапазона АРУ и АЦП. Минимальный динамический диапазон АРУ равен ожидаемому максимальному отношению помеха/сигнал, равному 34 дБ (без учёта ослабления помехи при ППРЧ). Требуемый минимальный динамический диапазон АЦП рассчитывается исходя из требуемого минимального

динамического диапазона полезного сигнала и ожидаемого динамического диапазона помех на входе АЦП. После выбора разрядности АЦП рассчитан запас в динамическом диапазоне для полезного сигнала на входе АЦП.

В гл. 2 разработаны структурные схемы цифровых адаптивных процессоров, работающих по алгоритмам МСКО, метода наискорейшего спуска (МНС), обращения матрицы (ОМ), предназначенные для их реализации на ПЛИС.

В цифровом адаптивном процессоре ЦАКП, работающем по алгоритму МНС, используется алгоритм подстройки комплексных ВК, вычисляемых по следующей рекуррентной формуле:

где Й„и оценки соответственно выборочной корреляционной матрицы и выборочного вектора взаимной корреляции на длине выборки, равной Ь отсчетам; Д - коэффициент, определяющий шаг подстройки ВК; 1) -вычисляемый комплексный весовой вектор в текущем такте; к - номер отсчета в дискретном времени.

При реализации одноканальных ЦАКП, работающих по алгоритмам МСКО, МНС и НОМ на ПЛИС, получены следующие значения показателей, приведенные в табл. 2. В табл. 2 обозначено: ЛЭ - логический элемент, ВСБ - внутренний системный блок, ОЗУ - оперативная память.

Таблица 2.

Показатели Цифровой адаптивный процессор

МСКО МНС НОМ

Разрядность входных сигналов, бит 8 10 12

ПЛИС ЕР20К60Е ГС144-1 ЕР20КШЕ 71С144-1 ЕР20К160Е ГС144-1

Число ЛЭ 2236 3624 5542

Число регистров 544 3252 5087

Число бит памяти 0 288 65872

Число бит ОЗУ в ВСБ 0 6144 71680

Число выводов ПЛИС 51 63 75

Максимальная частота итераций, МГц 11,05 122,1 87,2

Стоимость ПЛИС 91$ 120$ 206$

В случае цифровой реализации метода Грама-Шмидта (ГШ) в качестве одноканального компенсатора (ОК) может быть выбран любой рассмотренный одноканальный ЦАКП, работающий по алгоритмам МСКО, МНС или НОМ. В зависимости от выбранного алгоритма ОК скорости сходимости будут отличаться, поэтому в приложениях требующих высокой скорости сходимости для ОК целесообразно использовать адаптивный алгоритм НОМ.

В гл. 3 приведено описание разработанной автором диссертации программной модели приемной системы с ЦАКП, на этой модели проведено статистическое моделирование с целью определения допустимых разбросов параметров каналов с учётом требований по выходному отношению сигнал/(помеха+шум). Исследовано влияние выбора типа АЦКГГ на характеристики 3-канального ЦАКП. В табл. 3 показаны результаты моделирования для рассматриваемой в гл. 3 приёмной системы с учётом пространственного расположения антенн и источников помех, при следующих условиях: аналоговые полосовые фильтры (ПФ) моделировались фильтрами Батгерворта 4 порядка с центральной частотой 27,5 МГц. Полоса пропускания фильтров по уровню -3 дБ составляет 2,6 МГц. Диапазон неидентичности ПФ: по полосе пропускания - 10 %, по центральной частоте - 5 %. АЦП 10-разрядные, частота дискретизации в АЦП Рл равна 12 МГц. Работа алгоритмов оценивалась в установившемся режиме. Отношение сигнал/шум в основном канале составляет 20 дБ, в компенсационных - -10 дБ, отношение помеха/шум во всех каналах устанавливалось на уровне 40 дБ. Системная частота (наивысшая частота) моделирования равна 480 МГц.

Таблица 3.

Число помех N=1 Число помех N-2

ОМ МНС МСКО ОМ МНС МСКО

кг-цп Вых. отн. с/(п+ш), дБ 13,2 13,8 13,5 7,6 8,4 8,2

Выигрыш К, дБ 31,2 31,8 31,6 26,1 26,9 26,7

ФВ- цп Вых. отн с/(п+ш), дБ 13,1 14,0 13,7 7,9 9,0 8,7

с ЦФНЧ Выигрыш К, дБ 31,1 32,0 31,6 26,5 27,6 27,3

цп-цкг Вых. отн. с/(п+ш), дБ 10,0 10,6 10,3 1,7 2,0 1,9

Выигрыш К, дБ 27,9 28,5 28,2 20,3 20,6 20,5

Из табл. 3 следует, что при числе помех, равном двум, наибольшее выходное отношение сигнал/(помеха+шум) обеспечивает АЦКП типа ФВ-ЦП с ЦФНЧ. При отличных от приведенной частотах дискретизации и другой полосе пропускания аналоговых фильтров, показанные характеристики эффективности для различных типов ЦАКП могут измениться, поэтому для каждого конкретного случая аппаратной реализации АЦКП, рекомендуется моделирование для выявления предпочтений.

В гл. 3 показано, что максимальный выигрыш в помехоустойчивости от применения ЦАКП ограничивается используемым типом и реализацией АЦКП и при идентичных каналах в условиях действия одной помехи может быть порядка 50 дБ для 12-разрядного АЦП независимо от типа используемого полезного сигнала; при увеличении числа источников помех эффективность ЦАКП при неизменном числе каналов снижается.

Исследована точность вычисления весовых коэффициентов в зависимости от разрядности вычислений. Рекомендуется выбирать разрядность для алгоритмов МНС и МСКО равную не менее 14 двоичных разрядов, для этих же алгоритмов в схеме ГШ - не менее 16 разрядов. Для алгоритма НОМ разрядность вычислений должна быть не менее 22 разрядов, в схеме ГШ - не менее 26 разрядов.

В изученных литературных источниках нет сведений о зависимости скорости сходимости адаптивных алгоритмов НОМ, МНС и МСКО, а также в схеме ГШ, при действии АРУ на входе АЦП, в том числе, с учетом ограниченной разрядности вычислений и неидентичности каналов, поэтому для получения оценки скорости сходимости указанных алгоритмов проведено моделирование.

Результаты моделирования скорости сходимости указанных алгоритмов при действии АРУ, и при учете ограниченной разрядности вычислений и неидентичности каналов, в одинаковых условиях (по расположению помех) показаны табл. 4 (время усреднения в АРУ - 20 мкс).

Таблица 4.

Алгоритм Число итераций (число отсчетов в выборке) Алгоритм Число итераций (число отсчетов в выборке)

НОМ 120 ГШ (НОМ) 120

МНС 5280 ГШ (МНС) 480

МСКО 5760 ГШ (МСКО) 480

Моделирование на ЭВМ является основным и единственным средством, позволяющим оценить эффективность разрабатываемых компенсаторов помех с заданным числом дополнительных каналов при совместном учете основных влияющих факторов. Разработанная автором диссертации программная модель ЦАКП позволяет учитывать все основные факторы. Требуемое отношение сигнал/(помеха+шум) на выходе ЦАКП, равное 7 дБ при действии двух источников помех и при выбранном входном отношении сигнал/шум в основном канале 20 дБ при совместном учёте неидентичностей каналов, обеспечивается при следующих допустимых разбросах параметров каналов: разброс каналов по полосе пропускания не более 10% и по центральной частоте не более 5% от полосы пропускания основного канала, неквадратурность в каналах - не более ±2 градуса, неравномерность в полосе пропускания - не более ±1,0 дБ. Реализация ПФ с использованием технологии поверхностностных акустических волн (ПАВ) удовлетворяет этим требованиям.

В гл. 4 показаны разработанные автором структурные схемы цифровых АКП, предназначенные для практической реализации в космических радиолиниях и выполняемые на программируемых логических интегральных схемах и цифровых сигнальных процессорах.

Разработаны решения по реализации цифрового АКП с подавлением помех в реальном времени (ЦАКРВ) для случая быстро меняющейся

помеховой обстановки. Структурная схема практической реализации 3-канального ЦАКРВ показана на рис. !.

На схеме рис. 1 обозначено: МЦХ-мультиплексор, РГ-регистр, ЦФНЧ- цифровой ФНЧ, БПО - блок предварительной обработки.

Вычисление комплексных весовых коэффициентов осуществляется в ЦСП ГМ5320С6711 по разработанному адаптивному алгоритму непосредственного обращения корреляционной матрицы. Данный процессор является процессором с плавающей точкой и поддерживает вычисления с одинарной и двойной точностью.

юмтневгора

Рис. 1. Структурная схема цифрового 3-канального ЦАКРВ

На рис. 2 показаны результаты статистического моделирования 3-канального ЦАКП, полученные для ста случайных угловых расположений источников помех. В качестве оцениваемой статистической характеристики была принята гарантированная величина отношения сигнал/(помеха+шум) на выходе ЦАКП, - превышаемое с вероятностью 0,9 значение отношения сигнал/(помеха+шум) на выходе. Угловое расположение помех задавалось следующим образом: азимутальные углы распределены равновероятно в л

интервале 0...3600, а углы места - равновероятно в интервале 3°...90°. Выборка сигналов каналов составляет 240 отсчетов, что соответствует времени 20 мкс. (На рис. 2 параметр а - это коэффициент регуляризации). «

Из анализа рис. 2 следует, что требуемое гарантированное выходное отношение сигнал/(помеха+шум) не менее 7 дБ при отношении помеха/сигнал на входе АС от -25 до 50 дБ обеспечивается при отношениях сигнал/шум на входе 12-разрядного АЦП: в основном канале - 15 дБ, в дополнительных каналах - минус 25 дБ. Отношение помеха/сигнал на входе АС до 50 дБ при уровне первого БЛ ДН основной антенны -21 дБ соответствует отношению помеха/сигнал на входе АЦП основного канала до 29 дБ. Таким образом, разработанный ЦАКРВ решает поставленную задачу повышения помехоустойчивости при действии 1-2 помех.

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Отн. п/с на вх., дБ

Рис. 2. Зависимость гарантированного отношения сигнал/(помеха+шум) на выходе ЦАКП для двух помех типа гауссового шума от отношения помеха/сигнал на входе АС

к ^^ Цифровой предпроцессор адаптивной компенсации помех (ЦДЛ), предназначен для построения адаптивных iV-канальных компенсаторов помех с последовательным подключением цепей компенсации по методу ортогонализации сигналов Грама-Шмидта. Аналогично показано, что разработанный 3-канальный ЦАКП по схеме ГШ (НОМ) также решает поставленную задачу повышения помехоустойчивости при действии 1-2 помех.

Разработана структурная схема цифрового КИХ-фильтра с загружаемыми коэффициентами, необходимая для применения методов подстройки частотных коэффициентов передачи по запатентованному автором способу. Разработана электрическая принципиальная схема цифрового АКП, позволяющая реализовать рассмотренные в гл. 4 практические варианты построения АКП. Приведены результаты испытаний стенда радиолинии с цифровым адаптивным компенсатором помех в безэховой камере на полигоне ОКБ МЭИ "Медвежьи озера".

Основная структурная схема цифрового АКП, использующая АЦКП, и ■ структурные схемы цифровых адаптивных процессоров, работающих по

алгоритмам МСКО, МНС и НОМ, предназначенные для их реализации на ПЛИС, представленные во второй главе диссертации, разработаны автором » самостоятельно. Проекты программирования ПЛИС в среде Quartus П и ЦСП

в среде Code Composer Studio созданы автором диссертации. Программные модели АЦКП и цифровых компенсаторов помех, по которым автором диссертации проведено моделирование, созданы автором диссертации. Практические схемы построения цифровых компенсаторов помех, показанные в четвертой главе, разработаны автором диссертации. Принципиальная схема реализации ЦАКП на современной элементной базе разработана автором диссертации. Программы по обработке входных цифровых отсчетов и методика измерений отношений сигнал/(помеха+шум) для испытаний стенда ЦАКП в безэховой камере на полигоне ОКБ МЭИ созданы автором диссертации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты диссертации заключаются в следующем.

1. Составлена основная структурная схема цифрового многоканального АКП, предназначенного для применения в космической радиосвязи. В этой основной схеме наиболее важными элементами являются: приемные антенны, с которых начинаются основной и дополнительные каналы, ПФ, АРУ и АЦКП в каждом канале, цифровой адаптивный процессор.

3. Разработан алгоритм непосредственного обращения матрицы, использующий правило линейной алгебры для вычисления обратной , матрицы по её детерминанту и присоединенной матрице. При числе каналов

ЦАКП не более трёх, этот алгоритм реализуется меньшим числом операций по сравнению с известным алгоритмом рекуррентного ОМ. Разработан алгоритм по методу наискорейшего спуска, в котором отсутствует обратная связь с выхода ЦАКП на вход (в отличие от алгоритма МСКО), что позволило существенно увеличить максимальную частоту итераций, достигаемую на ПЛИС, для алгоритма градиентного типа.

4. В среде математического описания систем Мш1аЪ разработаны программные модели цифровых АКП, работающих по адаптивным алгоритмам МСКО, МНС и ОМ, а также программные модели ЦАКП с этими же алгоритмами в схеме ортогонализации Грама-Шмидта. Качественными отличиями разработанной модели от предшествующей, разработанной ранее в ОКБ МЭИ, являются: учет схемы АЦКП, схемы АРУ, наличия полезного сигнала в основном и дополнительном каналах, возможность выбора адаптивного алгоритма и разрядности вычислений.

5. Впервые получены количественные данные о влиянии на эффективность цифровых АКП различных схем получения цифровых , комплексных сигналов в аналого-цифровых квадратурных преобразователях. Осуществлен выбор варианта аналого-цифрового квадратурного преобразователя и выбрана необходимая разрядность АЦП. •

отношения сигнал/(помеха+шум) равного 7 дБ, при действии 1-2 помех с суммарным отношением помеха/сигнал на входе АС до 35 дБ, необходимо выполнение следующих требований: разброс по полосе каналов ЦАКП не должен превышать ±10%, разброс по центральной частоте не должен превышать ±5%, неквадратурность каналов - не более ±2°, неравномерность усиления в полосе пропускания - не более ±1,0 дБ.

7. Исследовано влияние ограниченной разрядности вычислений по адаптивным алгоритмам на эффективность ЦАКП. Минимальные требования разрядности для реализации алгоритмов МСКО, МНС, ГШ(МСКО) и ГШ(МНС) - 14 двоичных разрядов, НОМ - 22 двоичных разряда, ГШ(НОМ) - 26 двоичных разрядов.

8. Исследована скорость сходимости адаптивных алгоритмов ЦАКП при ограниченной разрядности вычислений, неидентичности частотных коэффициентов передачи каналов и действии системы АРУ. Наилучшими показателями по скорости сходимости в указанных условиях обладают алгоритмы ОМ и ГШ(НОМ), меньшую скорость сходимости имеют алгоритмы ГШ(МНС) и ГШ(МСКО), наиболее медленные из рассматриваемых алгоритмов - это МНС и МСКО. Для рассматриваемого варианта ЦАКП с частотой входных отсчетов 12 МГц хорошее время сходимости достигается при времени усреднения в АРУ не менее 10 мкс.

9. Предложен вариант построения 3-канального ЦАКП, реализуемый на ПЛИС и ЦСП, который позволяет осуществить подавление помех в реальном времени (при минимальной длительности переходного процесса). Предложенный вариант решает поставленную задачу повышения помехоустойчивости, обеспечивая гарантированное выходное отношение сигнал/(помеха+шум) не менее 7 дБ при действии 1-2 источников помех с суммарным отношением помеха/сигнал на входе АС до 40 дБ, при уровне первого БЛ ДН основной антенны не более -16 дБ и 10-разрядных АЦП, при отношении сигнал/шум на входе АЦП основного канала 15-20 дБ. Задача также решается при действии 1-2 источников помех с суммарным отношением помеха/сигнал на входе АС до 50 дБ, при уровне первого БЛ ДН основной антенны не более -21 дБ и 12-разрядных АЦП.

10. Предложена интегральная реализация цифрового предпроцессора. Путем применения разработанного ЦПП алгоритма НОМ в схеме ортогонализации Грама-Шмидта, возможен второй практический вариант реализации ЦАКП, где ЦПП реализуются полностью на ПЛИС. Предложенный второй вариант также решает поставленную задачу повышения помехоустойчивости.

По сравнению с первым вариантом, второй вариант построения ЦАКП более простой в плане аппаратурной реализации. Применение регуляризации в алгоритме НОМ ЦАКРВ позволяет существенно снизить подавление полезного сигнала при низком уровне помех, и тем самым, повысить помехоустойчивость.

11. На экспериментальном стенде радиолинии исследована работа ЦАКП при действии непрерывной синусоидальной, импульсной синусоидальной,

линейно-частотной модулированной и хаотической импульсной помехи. Показана эффективная работа ЦАКП при входных отношениях помеха/сигнал до 10 дБ (для больших отношений помеха/сигнал испытания не проводились в виду ограниченной мощности передатчика помехи).

12. Разработана принципиальная электрическая схема 3-канального ЦАКП на современной элементной базе.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ткачук Г.В. Аппаратура в составе приемного тракта наземной станции спутниковой радиолинии // Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве: Тез. докл. Ежегодн. НТК студентов и аспирантов вузов России 25 - 26 февраля 1998. - М., МЭИ, 1998.-С. 117-119.

2. Ткачук Г.В. Имитация сигналов наземной станции спутниковой связи на персональной ЭВМ // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. 5 Междунар. НТК студентов и аспирантов 2-3 марта 1999. - М., МЭИ, 1999. - С. 156 -157.

3. Ткачук Г. В. Разработка цифрового компенсатора помех на многоотводной линии задержки // Радиотехнические тетради. - 2002. -№24.-С. 76-79.

4. Ткачук Г.В. Реализация цифрового адаптивного компенсатора помех // Радиотехнические тетради. - 2002. - №24. С. 69-72.

5. Ткачук Г. В. Программно-аппаратное макетирование цифрового компенсатора помех И Радиотехнические тетради. - 2002. - №24. -С.72-75.

6. Ткачук Г.В. Разработка цифровых компенсаторов помех на ПЛИС // Радиотехнические тетради. - 2003. - №26. С.49-52.

7. Ткачук Г. В. Разработка математических моделей цифровых адаптивных компенсаторов помех // Вестник МЭИ. - 2003. - №6. -С. 149-154.

8. Ткачук Г. В. Комплексное использование программных и аппаратных средств при решении адаптивных задач // Радиотехника. -2004.-№6.-С. 49-55.

9. Патент РФ №2239284, 7 Н 04 В 1/10. Способ подстройки частотных ' коэффициентов передачи каналов многоканального приемника /

Ткачук Г.В. Опубл. в БИ. - 2004. - № 30.

Ю.Ткачук Г.В. Реализация алгоритмов цифровой обработки сигналов на цифровых сигнальных процессорах ТМ8320С6000: Метод, пос. по курсу "Цифровые сигнальные процессоры". - М.: Изд. МЭИ, 2005. -40 с.

»-8 62 5

РНБ Русский фонд

2006-4 5846

Подписано в печать йс.5- Сбг. Зак. Тир. 100 П.л. /, 2 Ь Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Ткачук, Геннадий Викторович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПОВЫШЕНИЕ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ СИСТЕМ КОСМИЧЕСКОЙ РАДИОСВЯЗИ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОМЕХ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ АДАПТИВНОГО

КОМПЕНСАТОРА ПОМЕХ. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Назначение и состав систем космической радиосвязи

1.2. Помеховая обстановка

1.3. Повышение помехозащищенности систем космической радиосвязи

1.3.1. Существующие методы защиты от помех

1.3.2. Повышение помехозащищенности при использовании адаптивных антенн

1.4. Уровень техники в области адаптивной компенсации помех, предшествующий данной диссертационной работе

1.5. Постановка целей и задач диссертационного исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНЫХ СХЕМ ЦИФРОВЫХ

АДАПТИВНЫХ КОМПЕНСАТОРОВ ПОМЕХ ДЛЯ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ НА ПЛИС И ЦП

2.1. Современная элементная база

2.2. Основная структурная схема цифрового АКП

2.3. Схемы получения цифровых комплексных сигналов на входе адаптивного процессора

2.3.1. Выбор варианта построения аналого-цифровых квадратурных преобразователей при проектировании цифровых АКП

2.3.2. Динамический диапазон АРУ и АЦП

2.4. Разработка структурных схем и программных алгоритмов цифровых адаптивных процессоров

2.4.1. Цифровой адаптивный процессор алгоритма МСКО

2.4.2. Цифровой адаптивный процессор алгоритма МНС

2.4.3. Цифровой адаптивный процессор алгоритма ОМ

2.4.4. Ортогонализация сигналов по методу Грама-Шмидта 103 2.5. Выводы

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНЫХ МОДЕЛЕЙ И

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦАКП

3.1. Задачи моделирования ЦАКП

3.2. Состав математической модели ЦАКП

3.2.1. Математические модели элементов общей части ЦАКП

3.2.2. Математические модели АЭ АА

3.3. Разработка программных моделей ЦАКП на ПЭВМ

3.4. Исследование влияния аппаратурных факторов на эффективность ЦАКП

3.4.1. Исследование влияния выбора типа АЦКП на характеристики ЦАКП

3.4.2. Эффективность ЦАКП при идентичных каналах

3.4.3. Исследование совместного влияния неидентичности фильтров каналов ЦАКП по полосе пропускания и по центральной частоте

3.4.4. Исследование влияния неквадратурности в каналах ЦАКП

3.4.5. Исследование влияния неравномерности и неидентичности

АЧХ в полосе пропускания фильтров каналов ЦАКП

3.5. Исследование влияния ограниченной разрядности вычислений

3.6. Оценка скорости сходимости адаптивных алгоритмов в ЦАКП при действии АРУ с учетом ограниченной разрядности вычислений и неидентичности каналов

3.7. Моделирование ЦАКП при совместном учёте исследованных факторов

3.8. Выводы

ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АКП

4.1. Цифровой АКП, осуществляющий подавление помех в реальном времени

4.2. Реализация ЦАКП с использованием предпроцессора Грама-Шмитда

4.3. Разработка ЦФНЧ с загружаемыми коэффициентами

4.4. Разработка схемотехнических решений реализации ЦАКП

4.5. Экспериментальное исследование стенда АКП

4.5.1. Описание стенда цифрового АКП

4.5.2. Методика проведения измерений шума, отношений сигнал/шум, помеха/шум, сигнал/(помеха+шум)

4.5.3. Экспериментальные результаты

4.6. Выводы

Введение 2005 год, диссертация по радиотехнике и связи, Ткачук, Геннадий Викторович

Современные радиотехнические системы (РТС) космической радиосвязи [66], радионавигации [16], дистанционного исследования Земли функционируют в сложной электромагнитной обстановке (ЭМО), складывающейся под влиянием помех различной природы [25, 60]. В условиях радиоэлектронной борьбы (РЭБ) возможна постановка организованных (преднамеренных) помех, создаваемых средствами радиоэлектронного подавления (РЭП) [2, 43, 45, 59]. Повышение эффективности систем радиосвязи, функционирующих в условиях сложной ЭМО и РЭП, является важной и актуальной научно-технической задачей. Решению этой задачи постоянно посвящается множество исследований по всему миру. Эта задача решается комплексно, что освещено в многочисленных монографиях и публикациях [18, 28-33].

Эффективность систем космической радиосвязи характеризуется их способностью передавать сообщения с приемлемым качеством в заданных условиях функционирования. Основным показателем, определяющим работоспособность космических систем радиосвязи в этих условиях, является помехозащищенность [25]. Помехозащищенность обеспечивается тщательным анализом типов и вероятностей появления помех, возможным направлением прихода помех, ожидаемых уровней мощности помех и других статистических свойств канала и помех. На основе проведенного анализа формулируются требования применительно к вновь проектируемым системам. При разработке требований учитывается современное состояние элементной базы и теории.

Характерным примером канала связи, в котором проявляется недостаточность априорных сведений о состоянии радиоканала и вероятностях появления тех или иных помех, является радиоканал спутниковой радиолинии, особенно в условиях РЭП [61]. Так, недостаточность априорных сведений о пространственном и временном рассеянии сигнала в канале и действующих в нём помех, приводит к необходимости построения адаптивной приемной системы.

С её помощью можно получать и использовать оценки параметров канала связи (комплексного коэффициента передачи, импульсной характеристики) и помех (корреляционной функции). В задачу адаптивной приемной системы входит извлечение полезной информации из принимаемого сигнала с повышенной эффективностью, достигаемой за счёт оценивания пространственно-временных параметров канала связи и помех.

Методы преодоления априорной неопределенности и построения адаптивных систем были развиты в работах отечественных ученых: P. JL Стратоновича [67], Б. Р. Левина [38], В. В. Шахгильдяна, В. Г. Репина и Г. П. Тартаковского [61], Ю. Г. Сосулина [65], С. В. Первачёва и А. И. Перова [48] и зарубежных ученых: У. Гейбриела [15], Б. Уидроу и С. Стирнза [80], Р. Е. Комптона [35], Р.А. Монзинго и Т. У. Миллера [42].

Адаптивная приемная система строится с помощью адаптивных антенн (АА) и, как правило, пространственно разнесенного приема. Адаптивные антенны строятся по схеме адаптивной антенной решетки (ААР) фильтрации сигналов или адаптивного компенсатора помех (АКП), [86]. Выбор реализации адаптивной антенны по схеме ААР или АКП определяется главным образом используемыми антеннами и возможными направлениями прихода помех. В космических радиолиниях, где применяется одна антенна большого диаметра с узким главным лучом диаграммы направленности, а преднамеренные помехи могут приходить только по боковым лепесткам (БЛ) диаграммы направленности (ДН) антенны, адаптивные приемные системы строятся по схеме АКП. АКП состоит из основного канала, предназначенного для выделения полезного сигнала, и одного либо нескольких дополнительных (компенсационных) каналов, предназначенных для выделения помех. Принимаемые сигналы дополнительных каналов умножаются на весовые коэффициенты (ВК), вычисляемые по адаптивному алгоритму. Результаты умножения на ВК складываются, формируя компенсационный сигнал, представляющий собой оценку помех в основном канале. Выходной сигнал АКП образуется вычитанием компенсационного сигнала из сигнала основного канала.

Каналы АКП могут быть разнесены по частоте, времени, поляризации и пространству [24, 81, 86]. В настоящей диссертации каналы рассматриваемых АКП разнесены по пространству, то есть этими АКП осуществляется адаптивная пространственная фильтрация. Выбор пространственного разнесения определяется простотой и универсальностью этого метода разнесения, а также направлением работ в ФГУП ОКБ МЭИ и ФГУП НПЦ "Вигстар".

Теоретические основы построения многоканальных компенсаторов помех хорошо разработаны [42, 80]. Современной областью приложения теории адаптивных компенсаторов помех является построение устройств адаптивной компенсации помех с использованием метода цифровой обработки сигналов (ЦОС). Для реализации метода ЦОС используется дискретизация и квантование сигналов в устройствах аналого-цифрового преобразования (АЦП), непосредственно ЦОС осуществляется на логических интегральных микросхемах, микросхемах программируемой логики и цифровых процессорах (ЦП).

Современные достижения в построении цифровых адаптивных компенсаторов помех описаны в патентах [95—100], обзор по некоторым из них сделан в [87]. В этих источниках, однако, приводятся лишь самые общие структурные схемы с АЦП, осуществляющими преобразование сигналов в каналах адаптивных приемных систем в цифровую форму, указывается на известность получения квадратурных каналов. При этом адаптивные алгоритмы работают с цифровыми комплексными сигналами. В литературных источниках нет сведений о влиянии различных схем получения цифровых комплексных сигналов на эффективность компенсации помех. В адаптивном алгоритме обращения корреляционной матрицы входных сигналов цифровых компенсаторов [98-100] используется операция деления, которая существенно увеличивает время вычислений или требует увеличения аппаратурных ресурсов.

Из теории адаптивных антенн известно [1], что глубина подавления помех и выигрыш в помехоустойчивости во многом зависят от рассогласования каналов. В изученных источниках нет статистических данных о влиянии рассогласования каналов на выигрыш в помехоустойчивости и выходное отношение сигнал/(помеха+шум) в цифровых АКП в условиях работы космических радиолиний.

Актуальными вопросами ЦОС в адаптивных процессорах АКП являются снижение вычислительной сложности алгоритмов, увеличение скорости вычислений, снижение аппаратурных затрат, реализация алгоритмов подавления помех в реальном времени с минимальным переходным процессом.

Актуальными научно-техническими задачами диссертационного исследования являются: разработка структурных схем цифровых многоканальных АКП для их реализации на ПЛИС и ЦП; разработка алгоритмов адаптации, снижающих вычислительную сложность, способных подавлять помехи в реальном времени с минимальным переходным процессом; разработка программных моделей и проведение моделирования для определения возможностей подавления помех при учете условий работы информационной радиолинии и выбранных технических решений. Задачи, решаемые в ходе диссертационной работы, имеют практическую направленность, — результаты используются при построении космических информационных радиолиний в рамках работ ФГУП "ОКБ МЭИ" и ФГУП НПЦ "Вигстар".

Цель работы — разработка эффективных практических вариантов реализации цифровых одно- и многоканальных адаптивных компенсаторов помех с использованием ЦОС на современной элементной базе для обеспечения высокой помехозащищенности космических радиолиний передачи информации в условиях возможного радиоэлектронного противодействия (РЭП). Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

Выбор существующих или разработка новых алгоритмов адаптации для их применения в цифровых АКП.

Разработка схемотехнических решений реализации АКП на современной элементной базе — ПЛИС и цифровых сигнальных процессорах (ЦСП). Написание программ программирования ПЛИС. Написание программ программирования ЦСП, которые могут быть как с плавающей, так и с фиксированной точкой.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:

3. Разработан прямой рекуррентный адаптивный алгоритм компенсации помех, основанный на методе наискорейшего спуска, для применения в цифровых АКП. В этом алгоритме не требуется обращать ковариационную матрицу, отсутствует операция деления и обратная связь с выхода АКП. По скорости сходимости он уступает алгоритмам обращения корреляционных матриц, но при числе приемных каналов более двух он реализуется на ПЛИС при существенно меньших внутренних ресурсозатратах ПЛИС.

4. Разработан адаптивный алгоритм компенсации помех, основанный на методе непосредственного обращения ковариационной (корреляционной) матрицы с использованием правила линейной алгебры вычисления обратной матрицы по её детерминанту и присоединенной матрице. С помощью этого алгоритма при его реализации в цифровом АКП с числом дополнительных каналов не более трёх на цифровом сигнальном процессоре TMS320C6711 возможно подавлять помехи в реальном времени с минимальным переходным процессом на выходе компенсатора.

5. Созданы качественно новые программные модели цифровых многоканальных компенсаторов помех, учитывающие преобразование входного суммарного сигнала в схеме получения цифровых комплексных сигналов и позволяющие задавать разброс параметров полосовых фильтров в каналах АКП, задавать входные мощности шумов, полезного сигнала и помех, учитывать ДН и расположение антенн, выбирать адаптивный алгоритм, типы полезного сигнала и помех, типы аналоговых и цифровых фильтров, время реакции системы АРУ, разрядность АЦП и вычислений. С помощью этих моделей с использованием метода статистических испытаний исследованы такие характеристики, как отношение сигнал/(помеха+шум) на выходе компенсаторов, выигрыш в помехоустойчивости и вероятность ошибки на бит в цифровых АКП, работающих по алгоритмам обращения ковариационной матрицы, минимальной среднеквадратической ошибки, метода наискорейшего спуска, по схеме ортогонализации сигналов по методу Грама-Шмидта.

6. Получены количественные данные о влиянии ограниченной разрядности вычислений по адаптивным алгоритмам: непосредственного обращения ковариационной матрицы, минимальной среднеквадратической ошибки и разработанному алгоритму по методу наискорейшего спуска на отношение сигнал/(помеха+шум) на выходе цифрового АКП. Также получены данные о влиянии ограниченной разрядности вычислений для этих алгоритмов в схеме ортогонализации Грама-Шмидта.

7. Разработан вариант системы автоматической регулировки усиления для применения в цифровых АКП. Получена сравнительная оценка скорости сходимости адаптивных алгоритмов: непосредственного обращения матрицы, разработанного алгоритма по методу наискорейшего спуска и алгоритма минимальной среднеквадратической ошибки, а также этих же алгоритмов в схеме ортогонализации Грама-Шмидта, в цифровом АКП при действии системы АРУ с учетом совместного влияния неидентичности каналов и ограниченной разрядности вычислений.

8. Проведено статистическое исследование отношения сигнал/(помеха+шум), получаемого на выходе двух разработанных вариантов цифрового 3-канального АКП в составе радиолинии при действии 1—2 помех с суммарным отношением помеха/сигнал до 50 дБ на входе антенной системы, при различном отношении сигнал/шум на входе 10- и 12-разрядного АЦП.

Получен патент РФ №2239284 [46] на способ подстройки частотных коэффициентов передачи каналов многоканального приемника, повышающий эффективность цифровых АКП с неидентичными каналами.

Полученные научные результаты могут быть применены и при разработке других РТС различного тактико-технического назначения, в том числе работающих в условиях действия различных помех.

Разработанные программная модель цифрового АКП и программы программирования цифровых сигнальных процессоров используются в учебном процессе в Московском Энергетическом Институте (ТУ).

Апробация работы. Основные направления исследовательских работ, проводимых автором по теме диссертации, обсуждались и получили положительную оценку на следующих конференциях и семинарах:

Семинар НТС НИО-21 ОКБ МЭИ "Система компенсации помех для мобильной станции". Москва, ОКБ МЭИ, июль 2002 г.

На кафедре Информационно-измерительной техники (ИИТ) МЭИ автором диссертации проведены лабораторные работы среди студентов АВТИ по цифровой обработке сигналов на цифровых сигнальных процессорах. Эти лабораторные работы основаны на практических результатах диссертации, включающих программную модель цифрового компенсатора помех и программы программирования цифровых сигнальных процессоров. Для проведения лабораторных работ автором диссертации подготовлено методическое пособие.

Публикации по работе. По основным результатам диссертации опубликовано десять печатных работ, две из них — тезисы докладов на научно-технической конференции [71—72], четыре статьи в журнале "Радиотехнические тетради" [73-76], одна статья в журнале "Вестник МЭИ" [77], одна статья в журнале "Радиотехника" [78], опубликован патент РФ на изобретение [46], издано одно методическое пособие [79]. Кроме этого, отдельные материалы диссертации включены в пять отчётов по НИР ОКБ МЭИ и два отчёта по НИР НПЦ "Вигстар".

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений, всего содержит 225 страниц машинописного текста, основной текст занимает 203 страницы, в числе которых 93 рисунка, 21 таблица, список литературы, включающий 100 наименований, помещен на 9 страницах, список используемых сокращений содержит 1 страницу. Приложение 1 занимает 3 страницы, приложение 2 занимает 4 страницы, приложение 3 занимает 10 листов, акты о внедрении результатов диссертации составляют 5 листов.

Заключение диссертация на тему "Разработка и исследование цифровых адаптивных компенсаторов помех в космической радиосвязи"

4.6. Выводы

В главе 4 были представлены структурные схемы практических вариантов ЦАКП, разработанные автором диссертации. Приводятся результаты аппаратно-программного макетирования представленных структурных схем.

Разработан цифровой адаптивный компенсатор помех, работающий по адаптивному алгоритму непосредственного обращения ковариационной (корреляционной) матрицы и осуществляющий подавление помех в реальном времени. Этот ЦАКП, названный ЦАКРВ, обеспечивает подавление помех в реальном времени с задержкой выходных данных равной около 40 мкс. При реализации 3-канального ЦАКРВ на ПЛИС и ЦСП, с использованием 12-разрядного АЦП, при уровне первого БЛ ДН основной антенны -21 дБ, и при неидентичности каналов по амплитуде ±1 дБ, разбросе по центральной частоте ±0,5% и разбросе по полосе ±3% (от полосы пропускания аналогового ПФ по уровню -3 дБ), обеспечивается решение задачи повышения помехоустойчивости при действии 1—2 помех с суммарным отношением помеха/сигнал на входе АС до 50 дБ или на входе АЦП основного канала до 29 дБ, при отношении сигнал/шум в основном канале 15 дБ и отношении сигнал/шум в дополнительных каналах не более -25 дБ. Гарантированное отношение сигнал/(помеха+шум) на выходе компенсатора при этом будет не менее 7 дБ.

Разработана интегральная реализация цифрового предпроцессора, работающего по алгоритмам НОМ или МНС. При реализации 3-канального ЦАКП по схеме Грама-Шмидта с шестью ЦПП НОМ, а эта схема с ЦПП выполняется полностью на ПЛИС, решается задача повышения помехоустойчивости при действии 1—2 помех с суммарным отношением помеха/сигнал на входе АС до 50 дБ или на входе АЦП основного канала до 29 дБ, при отношении сигнал/шум в основном канале 15 дБ и отношении сигнал/шум в дополнительных каналах не более -25 дБ. Гарантированное отношение сигнал/(помеха+шум) на выходе компенсатора при этом будет не менее 7 дБ. ЦАКП на ЦПП НОМ обеспечивает подавление помех в реальном времени с задержкой выходных данных равной около 60 мкс при частоте отсчетов 12 МГц. Вариант ЦАКП по схеме Грама-Шмидта с ЦПП НОМ является более простым в плане аппаратурной реализации. Применение регуляризации в алгоритме НОМ ЦАКРВ позволяет существенно снизить подавление полезного сигнала при низком уровне помех, и тем самым, повысить помехоустойчивость.

Представлены результаты испытания стенда радиолинии с цифровым АКП, проведенные автором диссертации в безэховой камере на полигоне ОКБ МЭИ "Медвежьи Озера". Результаты экспериментального исследования стенда показали высокую эффективность использования ЦАКП, работающего по алгоритму НОМ, при наличии помех разных типов, превышающих по мощности полезный сигнал до 10 дБ. При этом значении мощности помехи полученная глубина подавления помех различных типов составила 16,1—20,7 дБ, а измеряемая вероятность ошибки на бит — менее 0.002.

Сравнение результатов экспериментального исследования и результатов, полученных на программной модели ЦАКП, показывает на высокую точность разработанной программной модели.

188

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в диссертации исследований и разработок была выполнена основная цель работы: получено два практических варианта построения цифровых многоканальных адаптивных компенсаторов помех на современной элементной базе, отличающиеся высокой производительностью и эффективностью, которые могут успешно применяться в космической радиосвязи для повышения помехоустойчивости приемных систем при действии преднамеренных или непреднамеренных помех. Разработана качественно новая программная модель цифровых АКП, учитывающая схему получения цифровых комплексных сигналов, и позволяющая оценить эффективность разрабатываемых компенсаторов помех на стадии проектирования с учетом основных влияющих факторов. С помощью проведенного анализа полученных на разработанной модели результатов статистических испытаний были сформулированы основные требования, необходимые для построения эффективных практических вариантов цифровых АКП.

Результаты диссертации заключаются в следующем.

1. Составлена основная структурная схема цифрового многоканального АКП, предназначенного для применения в космической радиосвязи. В этой основной схеме наиболее важными элементами являются: приемные антенны, с которых начинаются основной и дополнительные каналы, ПФ, АРУ и АЦКП в каждом канале, возможный цифровой предпроцессор и завершающий элемент — цифровой адаптивный процессор.

2. Разработаны структурные схемы цифровых адаптивных процессоров, работающих по алгоритмам МСКО, МНС и НОМ, предназначенные для реализации на программируемых логических интегральных схемах. ПЛИС характеризуются высоким быстродействием и большой интеграцией. На основе разработанных структурных схем и написанных на языке AHDL программ программирования ПЛИС в САПР Quartus II синтезированы схемы одноканальных цифровых АКП для программирования ПЛИС семейства АРЕХ20К. Приводятся сведения о затрачиваемых ресурсах ПЛИС и достигаемом быстродействии.

3. Разработан алгоритм непосредственного обращения матрицы, использующий правило линейной алгебры для вычисления обратной матрицы по её детерминанту и присоединенной матрице. При числе каналов ЦАКП не более трёх, этот алгоритм реализуется меньшим числом операций по сравнению с алгоритмом РОМ. С помощью этого алгоритма при его реализации в цифровом АКП с числом дополнительных каналов до трёх на цифровом сигнальном процессоре 7MS320C6711 возможно подавлять помехи в реальном времени с минимальным переходным процессом на выходе АКП. Разработан алгоритм по методу наискорейшего спуска, в котором отсутствует обратная связь с выхода ЦАКП на вход (в отличие от алгоритма МСКО), что позволило существенно увеличить максимальную частоту итераций, достигаемую на ПЛИС. По скорости сходимости он уступает алгоритмам обращения корреляционных матриц, но при числе приемных каналов более двух он реализуется на ПЛИС при существенно меньших ресурсозатратах ПЛИС.

4. В среде математического описания систем Matlab разработаны программные модели цифровых АКП, работающих по адаптивным алгоритмам МСКО, МНС и ОМ, а также программные модели ЦАКП с этими же алгоритмами в схеме ортогонализации Грама-Шмидта. Качественными отличиями разработанной модели от предшествующей, разработанной ранее в ОКБ МЭИ и описанной в первой главе, являются: учет схемы АЦКП, схемы АРУ, наличия полезного сигнала в основном и дополнительном каналах, возможность выбора вида модуляции полезного сигнала и помех, моделирование ПФ типа Баттерворта, Чебышева-1 и Кауэра, моделирование ЦФНЧ в виде КИХ-фильтра с возможностью подстройки коэффициентов фильтра с целью уменьшения неидентичностей каналов, возможность выбора адаптивного алгоритма и разрядности вычислений, расчет выходного отношения сигнал/помеха+шум, выигрыша в помехоустойчивости.

5. Впервые получены количественные данные о влиянии на эффективность цифровых АКП различных схем получения цифровых комплексных сигналов в аналого-цифровых квадратурных преобразователях. Осуществлен выбор варианта аналого-цифрового квадратурного преобразователя и выбрана необходимая разрядность АЦП. Для реализации АЦКП в проектируемом цифровом АКП предлагается использовать схему "фазовращатель-цифровое преобразование", которая, как показало проведенное моделирование, имеет наилучшие показатели при заданной частоте дискретизации 12 МГц, полосе пропускания ПФ 2,6 МГц и ПЧ ПФ 27,5 МГц. Для обеспечения требуемого динамического диапазона 60 дБ выбрано 10-разрядное АЦП.

6. На разработанных программных моделях методом статистических испытаний исследована эффективность ЦАКП, приведены результаты исследований и осуществлен анализ результатов. Получены графики зависимостей гарантированного выигрыша в помехоустойчивости и гарантированного выходного отношения сигнал/(помеха+шум) от разброса приемных каналов по полосе пропускания и по центральной частоте, неквадратурности каналов, неравномерности и неидентичности усиления в полосе пропускания каналов. Отличительным достоинством разработанной программной модели ЦАКП является возможность совместного учета всех основных влияющих факторов. Для получения требуемого выходного отношения сигнал/(помеха+шум) равного 7 дБ, при действии 1—2 помех с суммарным отношением помеха/сигнал на входе АС до 35 дБ, необходимо выполнение следующих требований: разброс по полосе каналов ЦАКП не должен превышать ±10%, разброс по центральной частоте не должен превышать ±5%, неквадратурность каналов — не более ±2°, неравномерность усиления в полосе пропускания — не более ±1,0 дБ.

7. Исследовано влияние ограниченной разрядности вычислений по алгоритмам НОМ, МНС, МСКО, ГШ(НОМ), ГШ(МНС), ГШ(МСКО) на эффективность ЦАКП. Минимальные требования разрядности для реализации алгоритмов

МСКО, МНС, ГШ(МСКО) и ГШ(МНС) - 14 двоичных разряда, НОМ - 22 двоичных разряда, ГШ(НОМ) — 26 двоичных разряда.

8. Исследована скорость сходимости адаптивных алгоритмов ЦАКП при ограниченной разрядности вычислений, неидентичности частотных коэффициентов передачи каналов и действии системы АРУ. Наилучшими показателями по скорости сходимости в указанных условиях обладают алгоритмы ОМ и ГШ(НОМ), меньшую скорость сходимости имеют алгоритмы ГШ(МНС) и ГШ(МСКО), наиболее медленные из рассматриваемых алгоритмов — это МНС и МСКО. Для рассматриваемого варианта ЦАКП с частотой входных отсчетов 12 МГц хорошее время сходимости достигается при времени усреднения в АРУ не менее 10 мкс.

9. Разработаны адаптивные алгоритмы работы ЦАКП и составлены проекты программирования ЦСП 7M<S320C6711 для их практической реализации. Разработан алгоритм НОМ и составлена его прикладная программа на языках "MatlaW и "С". Для алгоритма РОМ составлена прикладная программа на языке "С". Коды откомпилированных в среде Code Composer Studio программ на языке "С" загружаются в ЦСП для исполнения алгоритмов ОМ на ЦСП. Разработаны проекты в средах CCS и Quartus II для практической реализации ЦАКП.

10. Предложен вариант построения 3-канального ЦАКП с цифровым адаптивным процессором алгоритма НОМ, реализуемым на ПЛИС и ЦСП, который позволяет осуществить подавление помех в реальном времени (при минимальной длительности переходного процесса). Для этого варианта предложен способ уменьшения объема вычислений в цифровом сигнальном процессоре, заключающийся в использовании предварительной обработки, реализуемой на ПЛИС. Предложена схемная реализация ЦФ с динамически загружаемыми коэффициентами, предназначенная для осуществления подстройки неидентичных каналов по запатентованному автором способу. Предложенный вариант решает поставленную задачу повышения помехоустойчивости, обеспечивая гарантированное выходное отношение сигнал/(помеха+шум) не менее 7 дБ при действии 1—2 источников помех с суммарным отношением помеха/сигнал на входе АС до 40 дБ, при уровне первого БЛ ДН основной антенны не более -16 дБ и 10-разрядных АЦП, при отношении сигнал/шум на входе АЦП основного канала 15-20 дБ и отношении сигнал/шум на входе АЦП дополнительных каналов, соответственно, -25 —20 дБ. Задача также решается при действии 1—2 источников помех с суммарным отношением помеха/сигнал на входе АС до 50 дБ, при уровне первого БЛ ДН основной антенны не более -21 дБ и 12-разрядных АЦП, при отношении сигнал/шум на входе АЦП основного канала 15 дБ и отношении сигнал/шум на входе АЦП дополнительных каналов - -25 дБ.

11. Предложена интегральная реализация цифрового предпроцессора. Путем применения разработанного ЦПП алгоритма НОМ в схеме ортогонализации Грама-Шмидта, возможен второй практический вариант реализации ЦАКП, где ЦПП реализуются полностью на ПЛИС. Предложенный второй вариант также решает поставленную задачу повышения помехоустойчивости, обеспечивая гарантированное выходное отношение сигнал/(помеха+шум) не менее 7 дБ при действии 1—2 источников помех с суммарным отношением помеха/сигнал на входе АС до 40 дБ, при уровне первого БЛ ДН основной антенны не более -16 дБ и 10-разрядных АЦП, при отношении сигнал/шум на входе АЦП основного канала 15-20 дБ и отношении сигнал/шум на входе АЦП дополнительных каналов -25 —20 дБ. Задача также решается при действии 1—2 источников помех с суммарным отношением помеха/сигнал на входе АС до 50 дБ, при уровне первого БЛ ДН основной антенны не более -21 дБ и 12-разрядных АЦП, при отношении сигнал/шум на входе АЦП основного канала 15 дБ и отношении сигнал/шум на входе АЦП дополнительных каналов — -25 дБ.

12. На экспериментальном стенде радиолинии исследована работа ЦАКП при действии непрерывной синусоидальной, импульсной синусоидальной, линейно-частотной модулированной и хаотической импульсной помехи. Показана эффективная работа ЦАКП при входных отношениях помеха/сигнал до 10 дБ.

13. Разработана принципиальная электрическая схема 3-канального ЦАКП на современной элементной базе.

14. Разработаны программные модели адаптивных компенсаторов помех в средах Matlab и SystemView для обучения студентов МЭИ.

Автор диссертации выражает особую благодарность своему научному руководителю С. В. Первачёву за осуществление руководства и конструктивные замечания по материалу диссертации, заведующему кафедрой РТС Ю. А. Евсикову за организационную работу, преподавателю кафедры РТС В.М. Чиликину за проявленную заинтересованность и тщательное изучение материалов диссертации, и всем сотрудникам кафедры РТС за их участие в обсуждении диссертационной работы.

Автор диссертации выражает благодарность В.И. Гусевскому за возможность работы по теме диссертации, Б.А. Пашкову за постоянную помощь в выборе направлений работ по теме диссертации, М.Е. Новикову и А.А. Морозову за полезные замечания и совместную работу, а также всему коллективу НИЛ-411 и НИЛ-213.

Автор диссертации признателен С.Б. Косову за полезное сотрудничество.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АА - адаптивная антенна

ААР - адаптивная антенная решетка

АКП — адаптивный компенсатор помех

АР — антенная решетка

АФР — амплитудно-фазовое распределение

АЦКП — аналого-цифровой квадратурный преобразователь

АЭ — антенный элемент

ВК - весовой(ые) коэффициент(ы)

ГШ — метод ортогонализации Грама-Шмидта

ДОС — диаграммо-образующая схема

ММС — модуляция с минимальным частотным сдвигом

МНС — алгоритм по методу наискорейшего спуска

МСКО — алгоритм минимальной среднеквадратической ошибки

НОМ — алгоритм непосредственного обращения корреляционной матрицы

ОМ — алгоритм обращения корреляционной (ковариационной) матрицы

1111 — полоса пропускания

ПХ — переходная характеристика

П/Ш — отношение помеха/шум

РОМ — рекуррентный алгоритм обращения корреляционной матрицы

С/Ш — отношение сигнал/шум

С/(П+Ш) — отношение сигнал/(помеха+шум)

ФМ — фазовая манипуляция

ЦАКП — цифровой адаптивный компенсатор помех

ЦАКРВ — цифровой адаптивный компенсатор помех, осуществляющий подавление помех в реальном времени ЦПП — цифровой предпроцессор ЧКП - частотный коэффициент передачи ЧМ — частотная манипуляция

195

Библиография Ткачук, Геннадий Викторович, диссертация по теме Системы, сети и устройства телекоммуникаций

1. Адаптивная компенсация помех в каналах связи / Под ред. Ю.И. Лосева. — М.: Радио и связь, 1988.- 208 с.

2. Атражев М.П., Ильин В.А., Марьин Н.П. Борьба с радиоэлектронными средствами. М.: Воениздат, 1972. — 272 с.

3. Бакалов В.П. Цифровое моделирование случайных процессов: Уч. пос. // Серия "Консп. лекц. по радиотехн. дисципл." вып. 4 - М.: Сайнс-Пресс, 2002.

4. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 2000.-464 с.

5. Белов Л.А. Синтезаторы частот и сигналов: Уч. пос. // Серия "Консп. лекц. по радиотехн. дисципл." — вып. 9 М.: Сайнс-Пресс, 2002.

6. Богачев В.А. Подавление помех системой адаптивной компенсации при неидентичных частотных характеристиках приемных каналов: Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. — Новосибирск, 1999 — 18 с.

7. Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е. и др. Помехозащищённость систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. М.: Радио и связь, 2000. — 384 с.

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

9. Борисов Ю.П., Валуев А.А., Евсиков Ю.А. Моделирование радиоустройств и систем методом комплексных амплитуд. /Под ред. Ю.П. Борисова.- М.: МЭИ, 1991. 87 с.

10. Ю.Борисов Ю.П., Цветное В.В. Математическое моделирование радиотехнических систем и устройств. — М.: Радио и связь, 1985.

11. П.Бородич С.В. ЭМС наземных и космических радиослужб. Критерии, условия и расчет. М.: Радио и связь, 1990. - 272 с.

12. Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. — М.: Радио и связь, 1986. — 320 с.

13. З.Васильев В.П. Цифровые фильтры в радиоприемных устройствах: Методы расчета. М.: МЭИ, 1990. — 84 с.

14. Витерби А.Д., Омура Дж.К. Принципы цифровой связи и кодирования. — М.: Радио и связь, 1982. — 536 с.

15. Гейбриел У. Введение в теорию адаптивных антенных решёток / ТИИЭР, 1976. Т.64. - № 2. - С. 55-95.

16. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОЕАСС / Под. ред. В.Н. Харисова, А.И. Перова, В.А. Болдина. — 2-е изд. — М.: ИПРЖР, 1999.-560 с.

17. Глушанков Е.И., Колесников А.Н., Конторович В.Л. Математические модели каналов связи в радиорелейных и тропосферных линиях / Под ред. А.П. Родимова. Л.: ВАС, 1989. - 90 с.

18. Глушанков Е.И., Чистяков А.П. Методы помехозащиты информации в линиях многоканальной радиосвязи. — Л.: ВАС, 1988. — 143 с.

19. Голяницкий И. А., Годунов В.И. Многопозиционные системы оптимальной обработки негауссовых процессов. — М.: МАИ, 1997. 624 с.

20. Гусевский В.И. Метод апертурных ортогональных полиномов и его применение в антенной технике // Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники. — 2001. — №3.

21. Данилов Б.С., Штейнбок М.Г. Однополосная передача цифровых сигналов. — М.: Связь, 1974. — 135 с.

22. Евсиков Ю.А., Обрезков Г.В. Методы статистического анализа радиотехнических систем / Ред. В.М. Чиликин — М.: МЭИ, 1981, 88 с.

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

24. Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Выпуск 1 — М. ДОДЭКА, 1996.384 с.

25. Карташевский В.Г. Обработка пространственно-временных сигналов в каналах с памятью. — М.: Радио и связь, 2000. — 272 с.

26. 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.

27. Карташевский В.Г., Николаев Б.И. Прием дискретных сообщений в каналах с памятью при импульсных помехах // Теория передачи информации по каналам связи: Сборн. научн. труд, учебн. инст. связи. — Л.: Изд-во ЛЭИС, 1984. С. 57-61.

28. Кисель В.А. Синтез гармонических корректоров для высокоскоростных систем связи. — М.: Связь, 1979. — 232 с.

29. Кларк Дж. мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи: Пер. с англ. — М.: Радио и связь, 1987. — 392 с.

30. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. —М.: Радио и связь, 1982. — 304 с. (2 издание).

31. Когновицкий Л.В., Ржига Л.О. Межсимвольная и межканальная интерференция в системах передачи цифровой информации / Под ред. В.А.Тузикова. — М.: МЭИ, 1998. 39 с.

32. Козел В.М. Адаптивные устройства подавления негауссовых помех со случайной изменяющейся структурой: Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. Минск: МРТИ, 1993. - 19 с.

33. Комптон Р.Е. Адаптивная антенная решетка в широкополосной системе связи // ТИИЭР, 1978. Т. 66, № 3. - С. 23-34.

34. Коржик В.И., Финк JI.M., Щелкунов К.Н. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник. — М.: Радио и связь, 1981.

35. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. — М.: Госэнергоиздат, 1956. — 152 с.

36. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. — М.: Радио и связь, 1989. — 656 с.

37. Матюшин О.Т. Метод синтеза оптимальных аналого-цифровых преобразователей частоты радиосигналов // Радиотехнические тетради. 2002. — № 24. С. 31 — 37.

38. Матюшин О.Т. Синтез оптимальных аналого-цифровых преобразователей частоты радиосигналов в условиях заданной реализации // Радиотехнические тетради. — 2002. — № 24. — С. 37 — 42.

39. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки. Введение в теорию: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. - 448 с.

40. Небабин В.Г., Белоус О.И. Методы и техника противодействия радиолокационному распознаванию// Зарубежная радиоэлектроника. — 1985. —№4. — С. 71-75.

41. Орлов С.А. Фильтры на поверхностных акустических волнах для современных коммуникационных применений // ChipNews, 2000. — № 2. — С. 31-36.

42. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. Средства и способы подавления и защиты радиоэлектронных систем. М.: Воениздат, 1981. — 320 с.

43. Патент РФ №2239284, 7 Н 04 В 1/10. Способ подстройки частотных коэффициентов передачи каналов многоканального приемника / Ткачук Г.В. Опубл. в БИ. - 2004. - № 30.

44. Первачев С.В. Радиоавтоматика. — М.: Радио и связь, 1982. — 296 с.

45. Первачев С.В., Перов А.И. Адаптивная фильтрация сообщений. М.: Радио и связь, 1991. — 160 с.

46. Первачев С.В., Сила-Новицкий С.Ю., Чиликин В.М. Цифровые системы поиска сигнала по частоте / Под ред. Г.В. Обрезкова. — М.: МЭИ, 1992. -80 с.

47. Первачев С.В., Чиликин В.М. Цифровые системы радиоавтоматики. Уч. пос. М.: МЭИ, 1999. - 48 с.

48. Петров А.Р. Исследование и разработка адаптивных компенсаторов квазигармонических помех в системах со сложными сигналами: Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н. — М.: МТУСИ, 1993. 19 с.

49. Пистолькорс А.А., Литвинов О.С. Введение в теорию адаптивных антенн. — М.: Наука, 1991. — 200 с.

50. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации/ А.Г. Зюко, А.И. Фалько, И.П. Панфилов и др. / Под ред. А.Г. Зюко. — М. Радио и связь, 1985. — 272 с.

51. Помехоустойчивость систем радиосвязи с расширением спектра / В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин, В.И. Шестопалов // Теория и техника радиосвязи, 1993. — В. 1. — С.3-38.

52. Потемкин В.Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB 5.x: — В 2-х т. М.: Диалог-МИФИ, 1999. 1 т. - 368 е., 2 т. - 304 с.

53. Прокис Д. Цифровая связь. Пер. с англ. / Под ред. Д. Д. Кловского. М.: Радио и связь, 2000. - 800 с.

54. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов: Пер. с англ. М.: Мир, 1978. - 848 с.

55. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. / Под ред. Я.Д. Ширмана. М.: ЗАО "Маквис", 1998. - 826 с.

56. Радзиевский В.Г., Сирота А.А. Информационное обеспечение радиоэлектронных систем в условиях конфликта. — М.: ИПРЖР, 2001. — 456 с.

57. Ремизов JI.T. Естественные радиопомехи. — М.: Наука, 1985. 200 с.

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

59. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2002 — 608 с.

60. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом "Вильяме", 2004.-1104 с.

61. Совместное использование адаптивных антенных решеток и сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты / В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н. П. Мухин // Теория и техника радиосвязи. — 1995.-В. 2.-С. 3-26.

62. Сосулин Ю.Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов. — М.: Радио и связь, 1978. — 320 с.

63. Спутниковая связь и вещание. Справочник / Под ред. Л.Я. Кантора. — М.: Радио и связь, 1997. 528 с.

64. Стратонович Р.Л. Принципы адаптивного приема. — М.: Сов. радио, 1973. 144 с.

65. Тамм Ю.А. Адаптивная коррекция сигнала ПД. — М.: Связь, 1978.— 144 с.

66. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1979.-288 с.

67. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. — М.: Радио и связь, 1982. — 624 с.

68. Ткачук Г. В. Разработка цифрового компенсатора помех на многоотводной линии задержки // Радиотехнические тетради. — 2002. -№24. С. 76-79.

69. Ткачук Г.В. Реализация цифрового адаптивного компенсатора помех // Радиотехнические тетради. — 2002. №24. — С. 69-72.

70. Ткачук Г. В. Программно-аппаратное макетирование цифрового компенсатора помех // Радиотехнические тетради. — 2002. №24. — С .12-15.

71. Ткачук Г.В. Разработка цифровых компенсаторов помех на ПЛИС // Радиотехнические тетради. — 2003. №26. — С.49-52.

72. Ткачук Г. В. Разработка математических моделей цифровых адаптивных компенсаторов помех // Вестник МЭИ. 2003. - №6. С. 149 — 154.

73. Ткачук Г. В. Комплексное использование программных и аппаратных средств при решении адаптивных задач // Радиотехника. — 2004. №6. -С. 49-55.

74. Ткачук Г.В. Реализация алгоритмов цифровой обработки сигналов на цифровых сигнальных процессорах TMS320C6000: Метод, пос. по курсу "Цифровые сигнальные процессоры". М.: Изд. МЭИ, 2005. — 40 с.

75. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер.с анл. — М.: Радио и связь, 1989. 440 с.

76. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра: Пер.с англ. /Под ред. В.И. Журавлева. М.: Радио и связь, 2000. - 520 с.

77. Фролов О.П. Антенны для земных станций спутниковой связи. — М.: Радио и связь, 2000. 376 с.

78. Цифровые радиоприемные системы. Справочник / Под ред. М.И. Жодзинского. — М.: Радио и Связь, 1990.

79. Шахтарин Б.И. Случайные процессы в радиотехнике: Цикл лекций. М.: Радио и связь, 2000. - 584 с.

80. Шелухин О.И. Негауссовские процессы в радиотехнике. — М.: Радио и связь, 1998.-288 с.

81. Щесняк С.С., Попов М.П. Адаптивные антенны.- СПб.: Изд-во ВИККА им. А.Ф. Можайского, 1995. — 800 с.

82. Южаков В.В. Принципы построения автокомпенсаторов сигналов активных помех. Зарубежная радиоэлектроника №2, 1986, С. 47-61.

83. АРЕХ 20К Programmable logic device family. San Jose, CA: Altera Corp., 2001.

84. Code Composer Studio Getting Started Guide. Literature Number: SPRU509C. Dallas: Texas Instruments, Inc., 2001.

85. Developer's Kit for Texas Instruments DSP User's Guide. Version 1, Natick, MA: The Math Works, Inc., 2001.

86. Getting Started with MATLAB. Version 6, Natick, MA: The Math Works, Inc., 2001.

87. MATLAB: The Language of Technical Computing. Version 6, Natick, MA: The Math Works, Inc., 2001.

88. TMS320C6711, TMS320C671 IB Floating point digital signal processors. Literature Number: SPRS088B. Dallas: Texas Instruments, Inc., 2001.

89. TMS320C6000 CPU and Instruction Set Reference Guide. Literature Number: SPRU-189. Dallas: Texas Instruments, 2000. 685 c.

90. U.S. Patent 3202990 "Intermediate Frequency Side-Lobe Canceller". P.W. Howells. Patented Aug. 24, 1965.

91. U.S. Patent 3938153 "Sidelobe Canceller System". B.L. Lewis, I.D. Olin. Patented Feb. 10, 1976.

92. U.S. Patent 3978483 "Stable Base Band Adaptive Loop". B.L. Lewis, J.P. Hansen. Patented Aug. 31, 1976.

93. U.S. Patent 4086592 "Digital sidelobe canceller". B.L. Lewis, F.F. Kretschmer, Jr. Patented Apr. 25, 1978.

94. U.S. Patent 4222051 "Cascaded digital cancellers". F.F. Kretschmer, Jr., B.L. Lewis. Patented Sep. 9, 1980.

95. U.S. Patent 5351058 "General purpose sidelobe canceller system". F.F. Kretschmer, Jr., B.L. Lewis. Patented Sep. 27, 1994.

Похожие работы

Радиотехника и связь
05.12.00