автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.17, диссертация на тему:Синтез и анализ алгоритмов обработки сигналов в системах спутниковой связи VSAT и непосредственного телевизионного вещания НТВ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

РГ6 Оь

2 3 ИЮН На правах рукописи

МЕТАНГБУ ЖАН-ПЬЕР

СИНТЕЗ И АНАЛИЗ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ УЭАТ И НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ НТВ

Специальность 05.12.17 Радиотехнические и телевизионные системы и устройства

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандмтата технических наук

МОСКВА-1997

Работа выполнена на кафедре "Радиотехника и радиотехнические системы" Государственной академии сферы быта и услуг (ГАСБУ). Научный руководитель:Доктор технических наук,

академик Международной академии информатизации профессор ШЕЛУХИН О.И. Официальные опоненты:

Ведущее предприятие - Государственное предприятие "Космическая связь"

диссертационного совета Д 072.05.03. в Московском государственном техническом университете гражданской авиации (МГТУГА) по адресу : 125493 г. Москва,ул. Пулковская.д.6 А. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУГА.

-Доктор технических наук, профессор ЛОГВИН А. И. -Доцент,кандидат технических наук, МАРКОВИЧ Е.. Д.

Защита состоится "19 "июня 1997 г. в

часов, на заседании

Автореферат разослан

1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, Доцент кандидат технических наук ,

М.М. Шемаханоа.

Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования.Одним из перспективных направлений в технике связи, активно развивающимся в настоящее время, являются системы спутниковой связи и телевидения, позволяющие решать широкий комплекс задач передачи информации. Подобные радиотехнические системы и устройства ,как правило,работают в сложной помеховой обстановке .вызванной возмущающим воздействием помех.Помэхи искажают структуру принимаемого сигнала, препятствуют качественному выделению полезных информационных процессов.

Возрастающие потребности а спутниковых системах связи,вызванные увеличивающимися запросами населения,привели к необходимости совершенствования спутниковых сетей связи.

Практически во всех странах мира развиваются новые перспективные системы связи типа VSAT (Very Small Aperture Terminal),системы непосредственного спутникового телевидения НТВ.

Вопрос о массовом использовании VSAT и НТВ был частично решен благодаря высокому уровню развития космической техники,позволяющей иметь эквивалентную изотропно излучаемую мощность космических аппаратов , необходимую для получения требуемого отношения сигнал/шум (ОСП) в наземных станциях с антеннами с очень малыми апертурами.При массовом использовании VSAT увеличивается число источников помех от новых систем на существующие, которые создаются при большом потоке вызовов в системах по требованию,возникают дополнительные помехи на борту ретранслятора.

При проектировании любых,в том числе спутниковых радиотехнических систем и устройств, перед разработчиками и эксплуатационными службами стоят задачи качественного улучшения энергетических и точностных характеристик обработки информации в условиях интенсивных возмущающих воздействий .

Увеличение пропускной способности стволов ретрансляторов связано с решением многих проблем, наиболее актуальной из которых является борьба с помехами в каналах связи.

В спутниковых системах связи и системах НТВ действуют в основном тепловые шумы, переходные и интерференционные помехи.

■S

Переходные помехи являются глазным препятствием увеличения пропускной способности , борьба с ними является весьма слажной.Эти помехи обусловлены фунционированием систем "VSAV в режима многостанционного доступа с предоставлением каналов по требованию DAMA (Demand-Assigned Multiple Access).

DAMA режим в настоящее время является одним из самых перспективных режимов передачи информации, позволяющим более эффективно использовать выделенную для спутниковой системы связи полосу частот и, тем самым .экономить энергетический ресурс транспондера .Во многих исследованиях отмечено,что переходные помехи носят негауссовский характер.

В известных работах рассматривались алгоритмы обработки дискретных сигналов на фоне действия аддитивных некоррелированных негауссовских помех,применительно к системами спутниковой связи.

Учитывая ,что в реальных каналах связи помехи являются коррелированными нэгауссовскими .целесообразно оптимизировать алгоритмы обработки дискретных сигналов на фоне подобных помех.

Таким образом .разработка оптимальных алгоритмов приема сигналов в условиях воздействия коррелированных негауссовских помех в общем случае с изменяющимися параметрами и формой распределения,обеспечивающих выигрыш в достоверности результатов обработки,представляет важную научно-техническую проблему.

Актуальность работы определяется потребностью развития теории и методов повышения эффективности спутниковых цифровых систем передачи при воздействии мешающих дестабилизирующих факторов.

Цель и задачи диссертационной работы заключаются в разработке теории и определении путей технической реализации квазиоптимальных алгоритмов распознавания дискретных сигналов спутниковых систем передачи в условиях частичной априорной неопределенности относительно статистических характеристик помех и их практическом использовании на предприятиях связи.

Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:

1 Систематизация статистических характеристик сигналов , помех и шумов в VSAT и НТВ и выбор математических моделей для описания статистических характеристик помех в реальных задачах.

2 Синтез и анализ оптимальных и квазиоптимальных алгоритмов распознавания дискретных сигналов на фоне коррелированных негауссовских помех с широкополосным и полосовым спектром;

3. Оценка помехоустойчивости передачи цифровых сигналов в ССС при действии негауссовских коррелированных помех;

4 Рекуррентная идентификация ПРВ мгновенных значений и ПРВ амплитудных значениий помех с целью создания робастных алгоритмов обработки.

Методы исследования: Выполненные исследования базируются на аппарате математической статистики,теории оптимальной нелинейной фильтрации .теории обнаружения случайных процессов.

Методологическую основу исследований составляет принцип подобия распределений при построении решающих правил и адаптивном байесовском подходе в условиях априорной неопределенности.

Прикладные методы исследования выполнены на ЭВМ с использованием пакета программ MATHCAD.

Научная новизна состоит в разработке новых оптимальных и квазиогтти мальных алгоритмов обработки цифровых сигналов .учитывающих стохастический коррелированный негауссовский характер и параметрическую априорную неопределенность помех.

Наиболее важные новые положения .вносимые автором в разработку проблемы .следует сформулировать следующим образом:

-исследованы статистические характеристики комплекса помех, действующих в системах спутниковой связи VSAT и НТВ, оказывающих влияние на качество функционирования подобных систем;

- предложены математические модели .описывающие ПРВ коррелированных негауссовских помех как в широкополосном так и в полосовом трактах;

-на базе предложенных математических моделей разработаны уточненные рекуррентные,квазиоптимальные и асимптотически оптимальные алгоритмы распознавания цифровых сигналов на фоне коррелированных негауссовских помех как в широкополосном, так и в полосовом трактах;

-проанализирована эффективность синтезированных алгоритмов .получены уточненные расчетные формулы для оценки помехоустойчивости сигналов, используемых в системах спутниковой связи;

-в условиях параметрической неопределенности относительно ПРВ помех предложены методика и новые рекуррентные алгоритмы идентификации распределений помех.

Основные положения выносимые на защиту:

1.Модели ПРВ аппроксимирующие описания помех в реальных задачах.

2.Уточненные алгоритмы распознавания цифровых сигналов в условиях коррелированных негауссовских помех как с широкополосным, так и с полосовым спектром.

3. Аналитические соотношения для расчета вероятности ошибок распознавания цифровых сигналов на фоне действия коррелированных негауссовских помех как с широкополосным, так и с полосовым спектром.

4.Рекуррентные алгоритмы топографической идентификации ПРВ мгновенных значений и амплитуд негауссовских помех; формулы расчета вероятности аномальных ошибок при оценке энтропийного коэффициента.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ ДИССЕРТАЦИИ заключается: -в разработке теоретических основ анализа статистических характеристик комплекса помех, действующих в системах спутниковой связи УБАТ и НТВ, оказывающих влияние на качество функционирования подобных систем и выбор математических моделей описывающих ПРВ коррелированных негауссовских помех как в широкополосном ,так и в полосовом трактах;

-разработке уточненных алгоритмов распознавания дискретных сигналов в условиях коррелированных негауссовских помех как с широкополосным, так и с полосовым спектром;

-разработке новых рекуррентных алгоритмов идентификации распределений помех.

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД. Все основные научные результаты .выносимые на защиту,получены автором лично.

Реализация результатов работы Теоретические исследования и практические разработки выполнены в рамках научно-технического проекта по строительству региональной выделенной сети спутниковой связи с предоставлением каналов по требованию на территории центральной России.

Полученные в диссертации результаты использованы при проведении научно-исследовательских работ и пуске в эксплуатацию систем передачи данных и речевых сообщений по сети спутниковой связи УЭАТ.

Использование рекомендаций разработанных в диссертации при оценке качественных показателей спутниковых систем передачи данных типа УЭАТ, подтверждается соответствующими актами.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ.Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:

1. На XXIV международной конференции и дискуссионном научном клубе "Новые информационные технологии в науке .образование и бизнес " Украина , Крым.Ялта-Гурзуф, 1997.

2 На II Всероссийской конференции участников стран СНГ " Распознавание образов и анализ изображения . Новые информационные технологии" РОАИ-2-95. Ульяновск 95.

ПУБЛИКАЦИИ

По теме диссертационной работы опубликовано три печатных работы .

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ Диссертационная работа состоит из введения .четырех глав .приложения и списка литературы .включающего 62 наименования. Работа изложена на 219 страницах машинописного текста,содержит 71 рисунков и 7 таблиц.