автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Восстановление фазы несущего колебания в цифровых модемах

На правах рукописи

ЛЫСИКОВ Андрей Васильевич

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФАЗЫ НЕСУЩЕГО КОЛЕБАНИЯ В ЦИФРОВЫХ МОДЕМАХ

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ПЕНЗА 2009

1 О ДЕК 2009

003487320

Работа выполнена на кафедре «ИБСТ» в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Султанов Борис Владимирович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Савельев Борис Александрович; кандидат технических наук Елпатов Александр Анатольевич.

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное предприятие «Научно-технический центр «АТЛАС», Пензенский филиал (ПФ ФГУП «НТЦ «Атлас»: 440026, г. Пенза, ул. Советская, Д. 9).

Защита диссертации состоится ¡с^ 2009 г., в ¿У ча-

сов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.04 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет». Автореферат диссертации размещен на сайте университета www.pnzgu.ru

Автореферат разослан «_»__2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор Смогунов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Широкое внедрение персональных компьютеров во все сферы деятельности человека привело к созданию разветвлённых информационных сетей, основой которых являются сети передачи данных. Одним из основных элементов этих сетей являются каналы передачи данных, которые в настоящее время строятся с использованием как проводных, так и беспроводных линий связи. Эффективность использования каналов зависит от степени согласования источника дискретных сигналов с каналом, которое осуществляется в устройстве преобразования сигналов (УПС), называемом также модемом. Актуальность задачи создания эффективных сетей передачи данных вызвала большой интерес у отечественных и зарубежных исследователей к вопросам их теории и практики. В частности, различные аспекты проблем разработки УПС рассматривались в трудах Данилова Б. С., Калмыкова Б. П., Кловского Д. Д., Курицына С. А., Свириденко В. А., Тамма Ю. А. и других, а также их зарубежных коллег, таких, как Бингхэм Д., Боккер П., Вернер Д. Д., Про-акис Д. Д., Скляр Б., Уидроу Б. Ч., Фолконер Д. Д. и др.

При этом, несмотря на существенные успехи, достигнутые в дайной области, ряд проблем, возникающих при построении высокоэффективных УПС, по-прежнему представляет теоретический и практический интерес.

Как известно, при использовании модуляции гармонической несущей наибольшую помехоустойчивость обеспечивает когерентный (квазикогерентный) приём сигналов на фоне помех. При реализации данного метода одним из наиболее ответственных узлов приёмника модема является система восстановления фазы несущего колебания (СВФНК), обеспечивающая формирование в приёмнике колебания, когерентного с несущей принимаемого сигнала. Также проблема восстановления фазы несущего колебания возникает в эхокомпенсл-торах высокоскоростных дуплексных модемов, поскольку наличие в сигнале дальнего эха ухода частоты несущего колебания делает необходимым включение СВФНК в состав эхокомпенсатора. Так как модем и эхокомпенсатор реализуются в цифровом виде, эта система также является цифровой. Качество слежения за фазой в СВФНК в конечном итоге определяет помехоустойчивость всего модема.

Кроме того, характеристики системы синхронизации определяют время и надёжность вхождения в связь.

Различные варианты построения цифровых модемов и эхокомпен-саторов, обеспечивающие определённые преимущества при их реализации, предполагают применение в их составе СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации, описываемых стохастическими нелинейными разностными уравнениями высокого порядка. Модели подобных СВФНК в настоящее время не изучены. Поэтому их исследование представляет теоретический и практический интерес.

Существенным мешающим фактором в коммутируемых каналах передачи данных, оказывающим серьёзное влияние на проектирование СВФНК модемов и качество их работы, является помеха «фазовое дрожание» или джитгер фазы несущего колебания. При этом измерение характеристик данной помехи представляет собой нетривиальную задачу. Необходимость оценки параметров фазового дрожания регламентируется как международными, так и отечественными нормами. Вместе с тем, описанные в литературе практические методы ее осуществления (такие, как осциллографический и с применением систем фазовой автоподстройки), имеют невысокую точность и ограниченные функциональные возможности. Поэтому актуальной представляется разработка новых методов измерения фазового дрожания, реализующих возможности современной цифровой обработки сигналов.

При построении УПС, работающих по телефонным каналам, структура модема определяется используемым в нём методом модуляции. В настоящее время предпочтительное положение в ряде рекомендаций МСЭ-Т занимает многопозиционная относительная амплитудно-фазовая модуляция с двумя боковыми полосами частот ОАФМ ДБГ1. Однако при этом рекомендации не ограничивают возможности использования и других видов модуляции.

В нашей стране, наряду с изучением возможностей разработки аппаратуры с использованием ОАФМ ДБП, апробировались возможности и другого эффективного метода передачи данных - с использованием многопозиционной относительной амплитудно-фазовой модуляции с полностью или частично подавленной одной боковой полосой частот - ОАФМ ОБП.

С информационной точки зрения потенциальные возможности многопозиционной ОАФМ ДБП и ОАФМ ОБП являются эквивалентными, и преимущества метода ОАФМ ДБП, обеспечившие ему предпочтительное положение в рекомендациях МСЭ-Т, сводятся лишь к особенностям реализации. В частности, эти преимущества заключаются в особенностях построения СВФНК.

В целях обеспечения возможности сопряжения вновь проектируемых устройств с ранее разработанным парком аппаратуры в современных условиях, когда реальным стало создание перепрограммируемых модемов, представляется целесообразным синтез новых СВФНК УПС ОАФМ ОБП, обеспечивающих наиболее полную реализацию потенциальных возможностей метода. Актуальность этих исследований обусловливается также и тем, что существует рекомендация МСЭ-Т У.36, стандартизирующая модемы для синхронной передачи данных по первичным групповым трактам с полосой 60-108 кГц, предполагающая использование в этих условиях ОАФМ ОБП. Все вышеизложенное позволяет следующим образом сформулировать цель и задачи диссертационной работы.

Цель работы состоит в исследовании проблем, возникающих при использовании цифровых систем синхронизации для восстановления фазы несущего колебания в модемах, и разработке способов и устройств для их решения.

Задачи исследования.

1. Математическое описание алгоритмов восстановления фазы несущей с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации.

2. Анализ асимптотической устойчивости СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации.

3. Анализ нелинейной динамики СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации.

4. Теоретическое обоснование, разработка и оценка точности спектрального метода измерения фазового дрожания.

5. Разработка алгоритмов построения СВФНК для устройств преобразования сигналов (УПС) с ОАФМ ОБП, устойчивых по отношению к фазовому дрожанию.

6. Разработка и практическая реализация цифровых модемов с использованием полученных теоретических результатов и предложенных технических решений.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы теории цифровой обработки сигналов, теории автоматического регулирования и управления, методы классического анализа, метод эксперимента, а также имитационное моделирование на ЭВМ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Осуществлено математическое описание алгоритмов восстановления фазы несущей с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации.

2. На основе анализа их линеаризованных моделей получены общие условия асимптотической устойчивости СВФНК (N + 1 )-го и (N + 2 )-го порядков.

3. В результате анализа нелинейной динамики СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации определены значения фазовой ошибки в установившемся режиме при линейном законе изменения фазы входного воздействия и исследованы зависимости ширины полос захвата и удержания и длительности переходного процесса от параметров систем и порядка задержки.

4. Предложен метод расчёта параметров СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации с заданной длительностью переходного процесса.

5. Разработан спектральный метод измерения полигармонического фазового дрожания несущего колебания в коммутируемом канале передачи данных. Осуществлена оценка точности этого метода.

6. Предложен алгоритм восстановления фазы несущей в УПС с ОАФМ ОБП, устойчивый по отношению к помехе «фазовое дрожание», и с его использованием разработаны структуры модемов, наиболее полно реализующих потенциальные возможности этого метода передачи данных.

Практическая ценность. Результаты выполненных в диссертации исследований СВФНК позволяют выработать практические рекомендации по выбору и оптимизации параметров систем слежения за частотой и фазой несущего колебания при когерентном приеме в составе цифровых модемов и эхокомпенсаторов. В частности, их использование позволило разработать и реализовать двухпроводный дуплексный модем, обеспечивающий значительно более высокую надёжность соединений на отечественных каналах по сравнению с зарубежными ана-

логами. Реализация предложенного в диссертации спектрального метода оценки параметров фазового дрожания позволила обеспечить быструю настойку эхокомпенсатора дальнего эха. Синтезированные алгоритмы построения систем синхронизации в цифровых УПС с однополосной модуляцией позволили разработать и реализовать практичеаси структуры АОФМ ОБП модемов, обеспечивающих сопряжение с ранее выпущенным парком аппаратуры, обладающих высокими техническими характеристиками и наиболее полно реализующих потенциальные возможности этого метода передачи данных.

На защиту выносятся:

1. Математические модели алгоритмов восстановления фазы несущей с разделенными моментами выделения и использования син-хроинформации и результаты анализа их линейного приближения.

2. Полученные в результате анализа нелинейной динамики СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации количественные зависимости, характеризующие изменение граничных частот полос захвата и удержания и длительности переходных процессов в функции от временного интервала между моментами выделения и использования синхроинформации при различных параметрах систем.

3. Методика расчёта параметров СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации с заданной длительностью переходного процесса,

4. Спектральный метод оценки параметров фазового дрожания.

5. Новые алгоритмы построения фазовых дискриминаторов СВФНК цифровых модемов с АОФМ ОБП.

6. Практически реализованные структуры модемов, разработанные с использованием полученных теоретических результатов и предложенных технических решений.

Реализация н внедрение результатов. Основные результаты диссертации использованы в разработках Пензенского научно-исследовательского электротехнического института и внедрены в серийно выпускаемой аппаратуре. В частности, результаты исследований по проблемам разработки алгоритмов быстрой инициализации адаптивных эхокомпенсаторов, а также основанные на результатах теоретического анализа СВФНК с задержкой рекомендации по выбору и оптимизации параметров систем слежения за частотой и фазой несуще-

го колебания в эхокомпенсаторе дальнего эха внедрены в аппаратуре «УПС-9,6 КЛ», «УПС-ТФ», «УПС-КВ», «Монолит», «Факел-К», «Трамплин», «Трамплин-Ч», «Разбег-В», «ПАТ», «Моделыцик-ШРС», «Низменность-К». Алгоритмы построения СВФНК, основанные на результатах теоретического анализа, рекомендации по выбору и оптимизации параметров систем слежения за частотой и фазой несущего колебания в демодуляторе приемника цифрового модема использованы в изделиях «УПС-9,6 ТЧР», «УПС-9,6 КЛ», «УПС-ТФ», «Трамплин», «УПС-ЫВ», «Монолит», «Факел-К», «Трамплин-Ч», «Разбег-В», «ПАТ», «Моделыцик-ШРС», «Низменность-К», которыми в настоящее время оснащаются системы правительственной связи и силовых структур (ФСО, ФСБ, ГУИН, ФСКН и др.). Алгоритмы построения СВФНК АОФМ ОБП модемов с улучшенными динамическими свойствами позволили разработать структуру универсального ОАФМ ОБП модема (способного работать как с передачей пилот-сигнала, так и без него), обеспечивающую сопряжение с ранее выпущенным парком аппаратуры и позволяющую получить высокие технические характеристики, удовлетворяющие современным требованиям, максимально реализуя при этом потенциальные возможности однополосного метода передачи данных, реализованы в аппаратуре «АТ-3102», принятой на вооружение Министерством обороны РФ. Результаты внедрения подтверждены соответствующими документами.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на X Международной конференции и выставке «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (г. Москва, 2008 г.); на второй Всероссийской научно-практической конференции «Антитеррористическая безопасность» (г. Пенза, 2007 г.); на XVI Международной научной конференции «Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов» (г. Москва, 2007 г.); научно-технической конференции «Безопасность информационных технологий» (г. Пенза, 2006 г.) и др.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 16 научных трудах, в том числе три работы в журналах перечня ВАК, четыре патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы. Общий объем диссертационной работы - 156 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении показана актуальность проблемы, обоснованы и сформулированы цель, задачи исследования, его научная новизна и практическая ценность, основные положения, выносимые на защиту, а также приведены сведения о реализации и внедрении результатов, апробации работы и публикациях.

В первой главе проведен обзор и краткий анализ различных вариантов построения цифровых модемов и эхокомпенсаторов, обеспечивающих определённые преимущества при их ре&чизации, предполагающие применение в их составе СВФНК с разделенными на N тактов дискретизации моментами выделения и использования синхроинформации. С использованием результатов этого анализа построена обобщённая модель СВФНК с разделёнными моментами выделения и использования синхроинформации, которая затем конкретизирована в математические модели систем данного класса (N + \)-ro и (N + 2) -го порядков.

Как отмечалось во введении, при использовании модуляции гармонической несущей наибольшую помехоустойчивость обеспечивает когерентный (квазикогерентный) приём дискретных сообщений на фоне помех. При реализации данного метода в приёмнике необходимо наличие колебания, когерентного с несущей принимаемого сигнала. Также проблема восстановления фазы несущего колебания возникает в эхокомпенсаторах высокоскоростных дуплексных модемов, поскольку наличие в сигнале дальнего эха ухода частоты несущего колебания делает необходимым включение СВФНК в состав эхокомпенсатора. При этом существуют различные варианты построения цифровых модемов и эхокомпенсаторов, обеспечивающие определённые преимущества при их реализации, предполагающие применение в своём составе СВФНК с разделенными на N тактов дискретизации моментами выделения и использования синхроинформации. В частности, при построении параллельных модемов (том числе и широко применяемых в беспроводной связи модемов с ортогональной частотной модуляцией (Orthogonal Frequency Division Multiplex - OFDM)), такая задержка возникает за счёт того, что обработка сигнала в приемнике, как принятие решений о значении символов, по каждому из N частотных подканалов, так и выделение информации о рассогласовании фаз и уходе частоты поднесущих, воз-

можна только после того, как принят и зафиксирован в накопителе весь последовательно поступающий на вход приемника блок из N символов. В модемах с АФМ ОБП, где информационной является только синфазная составляющая отсчетов комплексной огибающей модулированного сигнала, наиболее простым и естественным вариантом построения приемника является структура с действительным (а не комплексным, как в системах с многофазной двухполосной модуляцией) адаптивным гармоническим корректором, устраняющим межсимвольную интерференцию и расположенным между демодулятором, выполняющим также функции узла коррекции фазы несущей частоты, и решающим устройством РУ, принимающим решение о значениях символов. Фазовый дискриминатор СВФНК таких модемов с синусоидальной нелинейностью строится, как правило, на основе схем, управляемых решениями блока РУ. При этом ввиду задержки Тжор, вносимой адаптивным корректором, моменты использования синхроинформации в демодуляторе и её выделения с использованием решений, принимаемых блоком РУ, оказываются разделенными интервалом времени ТЗКор. В «найквистовском» эхокомпенсаторе с комплексным входом и действительным выходом, отличающемся относительной простотой реализации, причиной задержки является то, что между модулятором, использующим выходной сигнал СВФНК, и входом СВФНК оказываются включенными последовательно соединённые адаптивный трансверсальный фильтр высокого порядка, моделирующий сигнал дальнего эха и преобразователь Гильберта, позволяющий сформировать необходимый для работы СВФНК аналитический сигнал. В эхокомпенсаторе с адаптивной опорой, устраняющем влияние информационного сигнала удалённого модема с шшоженным на него шумом канала, наличие задержки обусловлено принципиальными особенностями структуры эхокомпенсатора.

Поскольку все рассмотренные устройства предполагают цифровую реализацию, входящая в их состав СВФНК также является полностью цифровой. При этом входной сигнал СВФНК посредством многоуровневого АЦП, тактируемого с частотой дискретизации, оказывается преобразованным в код, и дальнейшая обработка информации в контуре регулирования, включающем фазовый дискриминатор ФД, цифровой фильтр ЦФ и цифровой синтезатор отсчётов ЦСО, осуществляется полностью в цифровом виде. Фазовый дискримина-

тор ФД обычно представляет собой нелинейное устройство, выделяющее информацию о рассогласовании фаз задающего (входного) и вырабатываемого схемой подстраиваемого колебаний. Особенностью СВФНК, рассматриваемых в настоящей диссертационной работе, является тот факт, что в силу различных (описанных выше) причин между узлом коррекции фазы УКФ, использующим выходное колебание СВФНК с фазой ф,и устройством, выдающим необходимые для работы ФД сигналы, оказывается включенным устройство, вносящее соответствующую задержку. При этом выходной сигнал фазового дискриминатора описывается выражением

где ср[Лг] и ц>\к\ - фазы соответственно входного и подстраиваемого колебаний; ч/[У]= - вырабатываемая фазовым дискрими-

натором информация о рассогласовании фазы несущей; пш[к] - отсчеты дискретного шума на выходе фазового дискриминатора СВФНК с дисперсией стш2 (в предположении, что входной сигнал ФД наблюдается на фоне аддитивного шума); М - порядок задержки, выраженный в тактах дискретизации.

Сигнал с выхода ФД поступает на цифровой фильтр ЦФ, подавляющий мешающие компоненты, присутствующие в синхросигнале, и определяющий порядок и основные характеристики СВФНК. Существуют различные варианты построения ЦФ, рассмотренные в диссертации, однако во всех случаях в качестве математической модели ЦФ может быть использовано линейное звено с передаточной функцией НЦФ(г).

Выходной сигнал ЦФ уфд [&] подается на ЦСО, где осуществляется его дискретное интегрирование (суммирование с накоплением) и формирование на основе полученного результата отсчётов подстраиваемого колебания. Математической моделью этого блока является звено с передаточной функцией

ЯцсоС2) = -Кцсо'ннс(2) '

где Кцсо ~ п)/^цсо > Мцсо ~ числ0 отсчётов одного периода гармонического колебания, хранящихся в памяти ЦСО;

Янс(г)=2 '/(1 - 2 11 - комплексный коэффициент передачи накапливающего сумматора.

Эффект задержки в ФД и масштабирования в ЦСО можно учесть с помощью преобразования (заключающегося в умножении на АТцС0 2~м)

передаточной функции Яцф (г) в я( г) = #цф( г)• АГцСО .

При этом очевидно, что последовательному включению звеньев с системными функциями Н(г) и Янс(г) соответствует некоторый эквивалентный цифровой фильтр с передаточной функцией

Яф(г) = Я(2).Янс00.

На схеме рисунка 1, представляющей собой полную обобщённую модель СВФНК рассматриваемого класса, этот фильтр выделен пунктиром.

Рисунок 1 - Обобщенная модель СВФНК

В дальнейшем изложении будем называть его петлевым фильтром. В работе исследованы СВФНК с синусоидальной нелинейностью и петлевым фильтром первого и второго порядков. При этом вследствие задержки на N тактов дискретизации порядок СВФНК становится равным соответственно (Л^ + 1) или (N + 2). В первом

случае в схеме рисунка 1 можно положить Я(г) = а-г~м, во втором

Н(г) - [(А:, + к2 ■ г-1)/(1 - г ')] г~Л , где а, к\ и к2 - постоянные коэффициенты, определяющие свойства СВФНК.

С учётом изложенного на основании несложных выкладок, приведённых в диссертации, можно показать, что разностаые уравнения, описывающие СВФНК рассматриваемого класса (/У +1) -го и (N + 2)-го порядков, соответственно имеют вид

и

2 \|/[* -1]+ \|/[* - 2]+ кх зт(м/[Хг - N -1])+ к2 5т(у[Лг - N - 2])=

= <р[*]-2<р[*-1]+ф[*-2]-*| пш\к - N -2\. (2)

Данные уравнения и представляют собой математические модели изучаемых СВФНК.

Во второй главе осуществлены исследования СВФНК (ЛГ + 1)-го и (Ы + 2) -го порядков с задержкой.

При отсутствии шума уравнения (1) и (2) трансформируются к виду

Ч/[Лг]-ч/[^-1] + а8ш(\|/[Л-^-1])=ф[А:]-ф[Л-1] ; (3)

+ ф[Л-2]. (4)

В этих условиях для определения областей асимптотической устойчивости рассматриваемых СВФНК целесообразно использовать разработанный в теории автоматического регулирования метод £) -разбиения, несколько видоизменив его применительно к анализу дискретных систем, описываемых в операторной форме с помощью ¿-преобразования. В результате проведённого таким образом анализа было установлено, что для системы {М +1) -го порядка условия асимптотической устойчивости задаются неравенствами

0<а<28ю{я/[2(1 + 2ЛГ)]};

для системы (И + 2) -го порядка при N Ф 0 областью устойчивости является часть плоскости параметров к^ и к2, ограниченная снизу

особой прямой, задаваемой уравнением к2 = , а сверху - фрагментом кривой й -разбиения, определяемой параметрическими уравнениями

=2 5т[(ДГ + 1)й0Ый0/2)

к2=-2 ©о)tg(®0/2)

при 0 <со0 < п](\ + 2 Л^).

Высокий порядок нелинейных разностных уравнений (3) и (4) существенно усложняет задачу анализа динамических свойств СВФНК с задержкой. Определенные выводы о свойствах таких систем могут быть сделаны на основе рассмотрения линеаризованных моделей. Получение более полной информации возможно с помощью численного решения уравнений (3) и (4).

В результате анализа поведения линеаризованных моделей СВФНК с задержкой (#+1)-го и (N+2)-«) порядков при законе изменения фазы входного воздействия вида

ср[Лг]=ш0г ^; ю0г= 2я/г//д,

где /д - частота дискретизации (что соответствует практически важной ситуации наличия сдвига частоты /г несущей в канале), и отсутствии шума с использованием формул Вьета было показано, что стационарное значение фазовой ошибки не зависит от N и является таким же, как в системах без задержки. Отмеченное обстоятельство даёт основание сделать предположение о независимости от величины N стационарной ошибки в нелинейных моделях СВФНК. Данное предположение было подтверждено в процессе исследований, выполненных на основе численного решения нелинейных разностных уравнений (3) и (4). Помимо названной, в ходе этих исследований были решены следующие задачи:

1) показано, что с увеличением N полоса захвата СВФНК сужается, в то время как полоса удержания остаётся постоянной, равной полосе захвата (а следовательно, и полосе удержания) аналогичной системы без задержки. Получены количественные зависимости, характеризующие изменение граничной частоты полосы захвата в функции от порядка задержки N при различных параметрах систем;

2) получены количественные зависимости, отражающие изменение длительности переходного процесса в функции от величины N

при различных значениях параметров систем. Показано, что при больших N длительность переходного процесса резко возрастает.

В связи с последним обстоятельством в соответствии с идеей прямого корневого метода синтеза систем управления предложен подход, позволяющий рассчитывать параметры СВФНК (N + 2 )-го порядка исходя из условия обеспечения эквивалентной длительности переходных процессов, протекающих в них и аналогичных системах без задержки. Разработаны и апробированы два возможных варианта его реализации, эффективность которых подтверждена результатами численного моделирования.

В третьей главе разработан и теоретически обоснован спектральный метод оценки фазового дрожания, проанализирована точность этого метода.

Эта помеха обусловлена влиянием фона тональных сигналов вызова в телефонии и сетевого питающего напряжения, а также второй-пятой гармониками этих процессов на несущее колебание сигналов передачи данных. Она представляет собой периодический процесс, спектр которого сосредоточен в диапазоне 3...300 Гц, а максимальная амплитуда в соответствии с существующими нормами не должна превышать 12,5 ° (или 5тс/12 = 0,2182 рад). В качестве математической модели фазового дрожания можно рассматривать выражение

I

ФФдр М = Еет/ втЦ,,-* + фш), (5)

¿=1

где Юо<= 2я///д; 0т/, и <рн( - соответственно амплитуда, частота и начальная фаза / -й гармоники; I - количество гармоник; /л - частота дискретизации; к - номер отсчета, характеризующий текущее время.

В соответствии с рекомендацией МСЭ-Т 0.91 измерение фазового дрожания осуществляется с использованием гармонического тестового сигнала

ыт(/) = игсоз(2л /т / + срт) (6)

с частотой /т - 1020 Гц, амплитудой С/т и начальной фазой фт, при этом допустимая абсолютная погрешность измерения значения 0т задаётся выражением

Дпр= 0,059* ■+0,2°. (7)

Как показано в работе, при наличии дрожаний фазы, задаваемых моделью (5), отклик канала «[£] на входное воздействие (6) в дискретном времени определяется выражением

№ = и? £ ... х

Л] =—со со

хсо8[(со0 + Аг,а>01 + к2(д02 + ... + Ьщ^к + фт + £,фн1 + ¿2фн2 +...+ ¿¿фил],(8) где Jk (0) - функция Бесселя первого рода порядка от аргумента 8.

В простейшем, но имеющем важное практическое значение случае фазовое дрожание может содержать всего лишь одну гармонику т. е.

ффдр= 9да15т(С001& + фн|). (9)

При этом соотношение (8) существенно упрощается (при / = 2...Ь 9„ /= 0; со0/ = 0; фш = 0; Зк) (0т|) = 1) и принимает вид

и{Х)[к] = иТ £ д (ет)со5 + + (10)

Из выражения (10) следует, что спектр амплитуд сигнала н(1)[£] содержит бесконечное количество гармоник с частотами со0+^1Юо1 (где = 0, ±1, ±2,...).

Амплитуда центральной гармоники, соответствующей значению к\ = 0 в (5), определяется как

и^=итМдт), (11)

амплитуды боковых (^ = ±1; ±2)

Даже при максимальной ожидаемой амплитуде фазового дрожания е„= 12,5 или ет= 0,2182 рад, имеем и^Ш^ ~ 18,3. С уменьшением значения 8„ это отношение увеличивается. Амплитуды остальных гармоник, определяемых функциями Бесселя порядка выше двух, при рассматриваемых значениях 0т являются пренебрежимо

ме1лыми.

Вид спектра амплитуд отклика канала с фазовым дрожанием, задаваемым моделью (9), на гармонический тест (6) позволяет определить частоту /] фазового дрожания как разницу между частотами,

например, первой верхней боковой /о+/1 и центральной /о гармоник. Амплитуду 0,„ фазового дрожания при этом можно оценить на осно ве соотношения (12), из которого вытекает

Л(в*)= ихт1ит. (13)

Воспользовавшись известным свойством функций Бесселя малого аргумента, выражаемого равенством

■/,(ет):=о,5ет при 0<ея<0,5, (14)

величину 0„ можно определить как

ет = 2£/,(,)/£/т. (15)

При этом, как показано в работе, в представляющем практический интерес диапазоне изменения 9т погрешность приближения не превышает 0,1 %.

Рассмотрим теперь ситуацию, возникающую при полигармоническом фазовом дрожании, задаваемом моделью (5). Для простоты анализа вначале ограничимся случаем Ь = 2, т. е. будем учитывать лишь две гармоники фазового дрожания с круговыми частотами к>01 и

Ю02=2СО01. (16)

При этом на основании (5) и (16) имеем

и{2)[к] = ит £ £ Л1(0т1)Л2(0тг)х

к1=-оок2=~<в

х соз[(шо+ Аг]шо! + 2&2ос>о1)£+ Фт+ ^1фн1 + Лгфн]- (17)

Теоретически сигнал (17) содержит бесконечное число спектральных составляющих, соответствующих различным значениям к] и включая и гармоники с так называемыми комбинационными частотами соо+ соо!(^1 + 2А2), образуемыми суммами частот отдельных дискретных компонентов спектра. Однако практический интерес представляют лишь те из них, для которых

|*1<2;|*2|<2, (13)

поскольку вследствие свойств функции Бесселя амплитуды остальных являются пренебрежимо малыми.

При этом в отличие от сигнала (10) уровни боковых спектральных составляющих сигнала (17) будут представлять собой компози-

ции амплитуд соответствующей гармоники фазового дрожания и компонентов с комбинационными частотами. Однако в диссертации показано, что при выполнении условия

фи1 = фн2=0 (19)

уровни и™ верхней и нижней боковых составляющих спек-

тра сигнала и2[к] связаны с амплитудой 9т, 1-й гармоники соотношением

(20)

/С/у

Учитывая (10) и то, что

■Уо(в)«1 (21)

(в практически значимом в рассматриваемой ситуации диапазоне изменения значений 0 < 0,2182 рад, или 0 < 12,5 относительная погрешность этого приближения не превышает 1,2 %), на основании (20) получаем правило определения первой гармоники:

Оы-Ц^ + И^т- (22)

Проведённый в диссертации анализ показал, что при выполнении (19), амплитуда второй гармоники двухчастотного фазового дрожания вт2 так же, как и амплитуда 1-й гармоники 9„/ многочастотного (соответствующего Ь = 5 в формулах (5) и (9)) процесса, может

быть выражена через уровни | С//1 | и 1| 1-й соответственно верхней и нижней боковой линии спектра амплитуд отклика канала выражением, аналогичным (22), которое имеет вид

=(1^1 + 1^1)/^ • (23)

Отметим, что алгоритм (23) остается корректным и при измерении амплитуды одночастотного фазового дрожания и может быть использован вместо правила (15).

Однако на практике условие (19) обычно не выполняется. Вследствие этого при определении 0„( по правилу (23) появляется дополнительная (назовем ее фазовой) погрешность. В работе проведён анализ этой погрешности, для двухчастотного фазового дрожания получены выражения для её относительных значений б^ и 82^ при определении 0т! и вт2 по алгоритму (23) и показано, что наиболее

неблагоприятным является такое соотношение фаз фн] и фн2, при котором со5(2ф„1 - ф„2) = 0. Графики зависимостей Ьг<?=/Фтг) и 5[ф=/(0т|), построенные для этого случая при различных соотношениях амплитуд первой 0т1 и второй вт2 гармоник фазового дрожания, представлены на рисунках 2 и 3.

Из графиков видно, что даже в худшем случае значение данной погрешности при измерении 0т| не превышает 0,4 %, а при измерении 0т2 - 0,6 %. Интересно отметить, что данная погрешность всегда отрицательна. Это говорит о том, что она будет компенсировать другую методическую погрешность, имеющую положительный знак и обусловленную неточностью выполнения равенств (13) и (21).

Для пятичастотного фазового дрожания влияние фазовой погрешности исследовалось на основе имитационного моделирования. При этом анализ влияния фаз гармоник фазового дрожания осуществлялся путем перебора всех возможных (на интервале 0-=-2и) сочетаний фаз отдельных гармоник и фиксации тех из них, которые приводят к максимальной относительной погрешности (при этом, естественно, определяется и само значение этой погрешности). Шаг изменения значений фазы выбран равным л/4. Это продиктовано следующими соображениями. Как видно из результатов анализа фазовой погрешности при двухчастотном фазовом дрожании, максимальное ее влияние наблюдалось при значениях разности фаз гармоник, кратных я/2 (что соответствует со5(2фн] - ф^) = 0 при ф„i - 0). В качестве рабочей

осе ам о.сб oos ai а<2 ои aia

Рисунок 2 - График зависимости

5гф =У(9т2) при различных соотношениях амплитуд первой и второй гармоник

Рисунок 3 - График зависимости

81Ф ~Л0„О при различных соотношениях амплитуд первой и второй гармоник

гипотезы при имитационном моделировании принималось, что и для пятичастотного фазового дрожания фазовая погрешность обладает аналогичными свойствами. Выбор шага подстройки фазы равным л/4 позволяет проверить эту гипотезу с минимальными затратами машинного времени.

Вычислительный эксперимент проводился при различных значениях и соотношениях амплитуд отдельных гармоник. Полученные результаты, соответствующие максимальному значению амплитуды первой гармоники вт\ = 12,5 ° и наиболее естественному ожидаемому распределению амплитуд остальных спектральных составляющих, при котором их значения обратно пропорциональны номеру гармоники (т. е. 0„2= 6/п1/2; ...; 9^5= представлены в таблице.

Значения максимальной относительной погрешности измерения

при различных соотношениях фаз спектральных составляющих

Относительная погрешность 5, <Рн1 Фн2 Фн3 Фн4 <Рн5

-1,52-1(Г2 0 0 П п 0

-2,44-10"2 0 0 0 п п

3,63-1(Г2 0 л/2 0 Зп/2 0

4,89-1(Г2 0 Зж/2 П Зя/2 0

-4,02'1 (Г2 0 П 0 0 п

Примечание. 0Ы= 12,5 0т2= 0я1/2; 0т3 = в.,УЗ; ви4 = вт1/4; 6т5 = 0т1/5.

В левом столбце таблицы приводятся значения максимальной относительной погрешности 5 измерения соответствующей гармоники, в пяти последующих - значения фаз, при которых она имела место. Как видно из приводимых данных, относительная погрешность измерения всех гармоник не превышает регламентируемого рекомендацией МСЭ-Т предела ±5 %. При этом с уменьшением амплитуды первой гармоники (а соответственно и остальных) данная погрешность уменьшается.

Наряду с представленными в диссертации, получены результаты, соответствующие максимальному значению 0т1 = 12,5 ° и другим, менее вероятным распределениям амплитуд гармоник, в частности,

пои от2=о,8еиЬ ет3=о,б5еи1, ет4=ет5=о,5ет1; ем2=о,9ет1, ет3=о,8етЬ 0,,4= 0,70т1, 0т5= 0,60т1; 0т2 = О,850ть 0тз= 0,70„ь 0т4 = О,550т)! 0,15=О,40т1 и 0т2= 0,30ть 0тз- О,20ть 0т4= 0,19т1, 9т5 = О,О50ш1. Во всех

перечисленных случаях погрешность оценки с большим запасом соответствовала требованиям, задаваемым выражением (7).

В четвёртой главе описываются разработанные структуры СВФНК и цифровых модемов и приводятся результаты их экспериментального исследования.

В ряде случаев специфические особенности отечественных каналов снижают эффективность применения на российских линиях связи существующих модемов, что приводит к необходимости разработки новых методов решения возникающих при этом проблем. В частности, при построении дуплексных модемов необходимо учитывать возможность присутствия в сигнале дальнего эха значительного ухода частоты несущей при наличии перекрытия сигналов ближнего и дальнего эха. При этом особую актуальность приобретают как оптимизация параметров входящей в состав эхокомпенсатора СВФНК, выполненная на основе исследований, проведённых во второй главе, так и разработка методов быстрой инициализации (т.е. первоначальной настройки) эхокомпенсаторов, т.к. в названных выше условиях процедура вхождения в связь становится чрезвычайно длительной.

В работе предлагается защищенная патентом России структура дуплексного модема, в которой оригинальным образом решается проблема быстрой инициализации эхокомпенсатора, а также приводится описание особенностей её практической реализации и экспериментальных исследований. Показано, что данный модем обеспечивает значительно более высокую надежность соединений на отечественных каналах по сравнению с зарубежными аналогами.

Как отмечалось выше, актуальной является проблема совершенствования СВФНК УПС с ОАФМ ОБП. Структурные свойства ОБП сигнала, обусловленные асимметрией его спектра, существенно усложняют задачу выделения информации о фазе несущего колебания, порождая ряд специфических проблем. Поэтому в большинстве первоначальных работ по данной тематике предлагался наиболее очевидный путь её решения, основанный на применении специально передаваемых для этой цели пилот-сигналов. Принципиальным недостатком такого подхода является уменьшение эффективности использования полосы пропускания канала связи и допустимой мощности передаваемого сигнала, что в конечном итоге приводит к сни-

жению скорости передачи и помехоустойчивости построенных таким образом модемов.

Основополагающей причиной, ухудшающей динамические свойства известных «беспилотных» СВФНК АОФМ ОБП модемов, является возникновение в их фазовом дискриминаторе дополнительного шума, обусловленного структурными свойствами однополосного сигнала. В данной главе предложены и исследованы два новых алгоритма построения фазового дискриминатора СВФНК (точный, но сложный в реализации; упрощенный, но менее точный), обеспечивающие возможность устранить недостатки известных решений - разработать «нешумящие» фазовые дискриминаторы и тем самым улучшить динамические свойства СВФНК. Полученные в ходе этих исследований результаты позволили предложить защищенную патентом России структуру универсального ОАФМ ОБП модема (способного работать как с передачей пилот-сигнала, так и без него), сочетающего возможности сопряжения с ранее разработанным парком аппаратуры с высокими техническими характеристиками, удовлетворяющими современным требованиям, максимально реализуя при этом потенциальные возможности однополосного метода передачи данных. Разработанная структура апробировалась и исследовалась экспериментально. Результаты этих исследований полностью подтвердили эффективность предложенных решений, что послужило основанием для их внедрения в аппаратуру, серийно выпускаемую отечественной промышленностью.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Осуществлён обзор практических приложений, приводящих к построению СВФНК с разделёнными моментами выделения и использования синхроинформации, на основании которого обоснована актуальность исследования таких систем. Построена обобщённая модель СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации. Разработаны математические модели СВФНК (уУ + 1)-го и {Ы + 2) -го порядков с разделенными на N тактов дискретизации моментами выделения и использования синхроинформации.

2. На основе метода Б -разбиения, модернизированного применительно к анализу дискретных систем, получены общие условия асимптотической устойчивости СВФНК с задержкой (Л^+^-го и(Л^ + 2 )-го порядков.

3. На основе нелинейных моделей СВФНК с задержкой (Л/Ч I )-го и (N + 2)-го порядков показано, что при отсутствии шума и линейном законе изменения задающей фазы стационарное значение фазовой ошибки не зависит от порядка задержки и остаётся таким же, как в системе без задержки. Получены количественные зависимости, характеризующие изменение граничной частоты полосы захвата в функции от порядка задержки N при различных параметрах системы, а также изменение длительности переходного процесса в функции от порядка задержки N при различных значениях параметров систем. Предложена методика, позволяющая рассчитывать параметры систем с задержкой по параметрам аналогичных систем без задержки исходя из условия обеспечения эквивалентной длительности протекающих в них переходных процессов.

4. Предложен и теоретически обоснован спектральный метод измерения параметров спектра амплитуд полигармонического фазового дрожания несущего колебания. На основе аналитических выкладок и имитационного моделирования произведён анализ точности предложенного метода измерения дрожания фазы. Показано, что получаемые точностные характеристики полностью соответствуют требованиям, предъявляемым сектором стандартизации телекоммуникаций Международного союза электросвязи (МСЭ-Т).

5. Предложены алгоритмы построения СВФНК АОФМ ОБП модемов с улучшенными динамическими свойствами. На их основе разработана структура универсального ОАФМ ОБП модема (способного работать как с передачей пилот-сигнала, так и без него), обеспечивающая сопряжение с ранее выпущенным парком аппаратуры и позволяющая получить высокие технические характеристики, удовлетворяющие современным требованиям, максимально реализуя при этом потенциальные возможности однополосного метода передачи данных.

6. Разработана и апробирована экспериментально структура дуплексного модема, в которой оригинальным образом решается проблема быстрой инициализации эхокомпенсатора за счёт предварительной оценки ухода частоты несущего колебания.

7. Результаты работы внедрены в ряд разработанной ФГУП «ПНИЭИ» аппаратуры, серийно выпускаемой в настоящее время предприятиями ФГУП «ПНИЭИ», ФГУП «ПО Электроприбор», ФГУП «ПО ЭВТ».

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России

1. Исследование асимптотической устойчивости дискретных систем синхронизации (¿V + 2)-го порядка с задержкой / А. В. Лысиков, Н. Б. Румянцева, Б. В. Султанов, М. С. Кирюхин, М. А. Щербаков // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2008. - № 3(7). - С. 82-89.

2. Двухпроводный дуплексный модем / А. В. Лысиков, В. К. Бочков, М. С. Кирюхин [и др.] // Электросвязь. - 2000. - № 7. - С. 35-38.

3. Спектральный метод измерения фазового дрожания / А. В. Лысиков, Б. В. Султанов, М. А. Щербаков [и др.] // Датчики и системы. - 2005.-№ 6. - С. 31-35.

Публикации в других изданиях

4. Лысиков, А. В. Определение длительности переходных процессов в дискретной системе синхронизации (и + 1)-го порядка / А. В. Лысиков // Безопасность информационных технологий : сб. тр. науч.-техн. конф. - Пенза, 2006. - С. 101-102.

5. Малогабаритная абонентская аппаратура «Монолит» / А. В. Лысиков, Н. П. Миронов, В. К. Бочков [и др.] // Безопасность информационных технологий: сб. тр. науч.-техн. конф. - Пенза, 2002. -С. 43-45.

6. Лысиков, А. В. Синтез дискретных систем синхронизации {И + 2)-го порядка с задержкой на N тактов дискретизации с заданными характеристиками переходного процесса / А. В. Лысиков, Б. В. Султанов // Труды Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи имени А. С. Попова: сб. Серия : Цифровая обработка сигналов и ее применение. - М., 2008. -Вып. Х-1.-С. 112-113.

7. Математические модели дискретных систем синхронизации с разделенными моментами выделения и использования синхроин-формации / А. В. Лысиков, В. А. Фунтиков, М. С. Кирюхин, Б. В. Султанов // Специальная техника средств связи : науч.-техн. сб. - Пенза, 2005.- Вып. 2.-С. 44-47.

8. Лысиков, А. В. Исследование асимптотической устойчивости дискретных систем синхронизации первого порядка с задержкой / А. В. Лысиков, М. С. Кирюхин, Б. В. Султанов // Специальная техника средств связи : науч.-техн. сб. - Пенза, 2006. - Вып. 3. - С. 170-173.

9. Лысиков, А. В. Исследование асимптотической устойчивости дискретных систем синхронизации второго порядка с задержкой / А. В. Лысиков, М. С. Кирюхин, Б. В. Султанов // Специальная техника средств связи : науч.-техн. сб. - Пенза, 2006. - Вып. 3. - С. 174-179.

10. Лысиков, А. В. Комплекс технических средств обеспечения защиты речевой информации разработки ФГУП «ПНИЭИ» / А. В. Лысиков, В. А. Фунтиков, М. С. Кирюхин // Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов : сб. тр. XVI Междунар. науч.конф.-М., 2007.-С.456-458.

11. Возможности применения технологии Bluetooth / А. В. Лысиков, С. Л. Шутов, С. В. Жуков, В. Е. Захаренков // Специальная техника средств связи : сб. тр. - Пенза, 2005. - Вып. 2. - С. 245-250.

12. Лысиков, А. В. Комплекс технических средств обеспечения защиты речевой информации разработки ФГУП «ПНИЭИ» / А. В. Лысиков, М. С. Кирюхин // Антитеррористическая безопасность : сб. ст. второй Всерос. науч.-практ. конф. - Пенза, 2007. - С. 139-144.

13. Пат. №2147791 от 20.04.2000 г. Дуплексный модем / Лысиков А. В., Бочков В. К.[и др.]. - По заявке № 98115650.

14. Пат. № 2218666 от 10.12.2003 г. Цифровой модем / Бочков В. К., Лысиков А. В. [и др.]. - По заявке № 2001128001.

15. Пат. № 60147 от 16.09.2006 г. Малогабаритное абонентское устройство для защиты конфиденциальной речевой, факсимильной и документальной информации в телефонной сети общего пользования / Агапова В. Н., Лысиков А. В. [и др.]. - По заявке № 2005500168.

16. Пат. № 48842 от 16.05.2001 г. Устройство преобразования сигналов для передачи цифровой информации по телефонным каналам / Лысиков А. В., Миронов Н. П., Котлов В. Ф. [и др.]. - По заявке №2000500723.

1V üb

Научное издание

Лыснков Андрей Васильевич

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФАЗЫ НЕСУЩЕГО КОЛЕБАНИЯ В ЦИФРОВЫХ МОДЕМАХ

Специальность 05.12.13 - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Редактор Т. Н. Судовчихина Технический редактор Н. А. Вьялкова

Корректор Ж. А. Лубенцова Компьютерная верстка Н. В. Ивановой

Сдано в производство 20.11.09. Формат 60х84*/16. Усл. печ. л. 1,39. Заказ № 605. Тираж 100.

Издательство ИГУ. 440026, Пенза, Красная, 40.

ГЛАВА I

РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СВФНК С РАЗДЕЛЕННЫМИ МОМЕНТАМИ ВЫДЕЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

СИНХРОИНФОРМАЦИИ (W +1 )-ГО И (7V42)-ГО ПОРЯДКОВ.

§1.1. Вводные замечания.

§ 1.2. Анализ практических приложений, включающих СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации.

1.2.1. Системы с OFDM.

1.2.2. Эхокомпенсаторы.

1.2.3. УПС с АФМ ОБП.

§ 1.3. Построение обобщённой модели СВФНК с разделёнными моментами выделения и использования синхроинформации.

§ 1.4. Математические модели СВФНК (iV + l)-ro и (7V4 2)-ro порядков с разделенными на N тактов дискретизации моментами выделения и использования синхроинформации.

ГЛАВА II

ИССЛЕДОВАНИЕ СВФНК С РАЗДЕЛЕННЫМИ МОМЕНТАМИ ВЫДЕЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИНХРОИНФОРМАЦИИ ( N +1 )-ГО И ( N + 2 )-ГО

ПОРЯДКОВ.

§ 2.1. Вводные замечания.

§ 2.2. Исследование асимптотической устойчивости СВФНК с задержкой.

2.2.1. Исследование асимптотической устойчивости.

СВФНК первого порядка с задержкой.

2.2.2. Исследование асимптотической устойчивости СВФНК второго порядка с задержкой.

§ 2.3. Исследование поведения СВФНК с задержкой при отсутствии шума.

2.3.1. Исследование поведения СВФНК первого порядка с задержкой.

2.3.2. Исследование поведения СВФНК второго порядка с задержкой.

2.3.3. Синтез СВФНК с задержкой с заданными характеристиками переходного процесса.

ГЛАВА III

СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО

ДРОЖАНИЯ.

§3.1. Вводные замечания.

§ 3.2. Математическое описание воздействия фазового дрожания на гармонический тестовый сигнал.

§ 3.3. Измерение моногармонического фазового дрожания.

§ 3.4. Измерение двухчастотного фазового дрожания.

§ 3.5. Измерение полигармонического фазового дрожания.

§ 3.6. Практическая реализация предложенного метода.

§ 3.7. Выводы по главе.

ГЛАВА IV

РАЗРАБОТКА СТРУКТУР СВФНК И ЦИФРОВЫХ

МОДЕМОВ И ИХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ.

§4.1. Вводные замечания.

§ 4.2. Практическая реализация и экспериментальные исследования двухпроводного дуплексного модема.

§ 4.3. Разработка СВФНК однополосного модема.

§ 4.4. Универсальный модем с ОАФМ ОБП сигналом.

Восстановление фазы несущего колебания в цифровых модемах

Широкое внедрение персональных компьютеров во все сферы деятельности человека привело к созданию разветвлённых информационных сетей, основой которых являются сети передачи данных. Одним из основных элементов этих сетей являются каналы передачи данных, которые в настоящее время строятся с использованием как проводных, так и беспроводных линий связи. Эффективность использования каналов зависит от степени согласования источника дискретных сигналов с каналом, которое осуществляется в устройстве преобразования сигналов (УПС), называемом также модемом. Актуальность задачи создания эффективных сетей передачи данных вызвала большой интерес у отечественных и зарубежных исследователей к вопросам их теории и практики. В частности, различные аспекты проблем разработки УПС рассматривались в трудах Данилова Б. С., Калмыкова Б. П., Кловского Д. Д., Курицына С. А., Свириденко В. А., Тамма Ю. А., и др., а также их зарубежных коллег, таких как Бингхэм Д., Боккер П., Вернер Д. Д., Проакис Д. Д., Скляр Б., Уидроу Б. Ч., Фолконер Д. Д и др.

При этом, несмотря на существенные успехи, достигнутые в данной области, ряд проблем, возникающих при построении высокоэффективных УПС по-прежнему представляют теоретический и практический интерес.

Как известно, при использовании модуляции гармонической несущей наибольшую помехоустойчивость обеспечивает когерентный (квазикогерентный) приём сигналов на фоне помех [ 1 ]. При реализации данного метода одним из наиболее ответственных узлов приёмника модема является система восстановления фазы несущего колебания (СВФНК), обеспечивающая формирование в приёмнике колебания, когерентного с несущей принимаемого сигнала. Также проблема восстановления фазы несущего колебания возникает в эхокомпенсаторах высокоскоростных дуплексных модемов, поскольку наличие в сигнале дальнего эха ухода частоты несущего колебания делает необходимым включение СВФНК в состав эхокомпенсатора [2 — 6]. Так как модем и эхокомпенсатор реализуются в цифровом виде, эта система также является цифровой. Качество слежения за фазой в СВФНК в конечном итоге определяет помехоустойчивость всего модема. Кроме того, характеристики системы синхронизации определяют время и надёжность вхождения в связь.

Различные варианты построения цифровых модемов и эхокомпенсато-ров, обеспечивающие определённые преимущества при их реализации [2, 7 — 10], предполагают применение в их составе СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации, описываемых стохастическими нелинейными разностными уравнениями высокого порядка. Модели подобных СВФНК в настоящее время не изучены. Поэтому их исследование представляет теоретический и практический интерес.

Существенным мешающим фактором в коммутируемых каналах передачи данных, оказывающим серьёзное влияние на проектирование СВФНК модемов и качество их работы, является помеха "фазовое дрожание" или джиттер фазы несущего колебания. При этом измерение характеристик данной помехи представляет собой нетривиальную задачу. Необходимость оценки параметров фазового дрожания регламентируется как международными [11], так и отечественными [12] нормами. Вместе с тем, описанные в литературе практические методы ее осуществления (такие как осциллогра-фический и с применением систем фазовой автоподстройки), имеют невысокую точность и ограниченные функциональные возможности. Поэтому актуальной представляется разработка новых методов измерения фазового дрожания, реализующих возможности современной цифровой обработки сигналов.

При построении УПС, работающих по телефонным каналам, структура модема определяется используемым в нём методом модуляции. В настоящее время предпочтительное положение в ряде рекомендаций МСЭ-Т занимает многопозиционная относительная амплитудно-фазовая модуляция с двумя боковыми полосами частот ОАФМ ДБП [13]. Однако при этом рекомендации не ограничивают возможности использования и других видов модуляции.

В нашей стране наряду с изучением возможностей разработки аппаратуры с использованием ОАФМ ДБП [14], апробировались возможности и другого эффективного метода передачи данных - с использованием многопозиционной относительной амплитудно-фазовой модуляции с полностью или частично подавленной одной боковой полосой частот — ОАФМ ОБП. Как показано в работах [15 - 17], данный метод характеризуется меньшей чувствительностью к неидеальности частотных характеристик каналов. В отечественных условиях при необходимости передачи информации по протяженным линиям (до 10000 км) с большим числом (до 12) переприёмных участков названное обстоятельство имеет немаловажное значение. В связи с этим был разработан и запущен в серийное производство модем с ОАФМ ОБП, которым (а также его последующими модернизациями) затем были укомплектованы многочисленные службы ответственных государственных организаций. Кроме того, были написаны и приняты соответствующие Вклады СССР в МККТТ [18, 19].

С информационной точки зрения потенциальные возможности многопозиционной ОАФМ ДБП и ОАФМ ОБП являются эквивалентными [20], и преимущества метода ОАФМ ДБП, обеспечившие ему предпочтительное положение в рекомендациях МСЭ-Т сводятся лишь к особенностям реализации. В частности, эти преимущества заключаются в особенностях построения СВФНК.

Сравнение экспериментально получаемых результатов при отсутствии помехи типа "фазовое дрожание" также показывает идентичность характеристик модемов, построенных тем или иным способом [7,8,21]. Однако при наличии названной помехи вследствие несовершенства известных алгоритмов построения СВФНК характеристики модема с ОАФМ ОБП резко ухудшались.

В целях обеспечения возможности сопряжения вновь проектируемых устройств с ранее разработанным парком аппаратуры в современных условиях, когда реальным стало создание перепрограммируемых модемов, представляется целесообразным синтез новых СВФНК УПС ОАФМ ОБП, обеспечивающих наиболее полную реализацию потенциальных возможностей метода. Актуальность этих исследований обуславливается также и тем, что существует рекомендация МСЭ-Т У.36, стандартизирующая модемы для синхронной передачи данных по первичным групповым трактам с полосой 60 - 108 кГц, предполагающая использование в этих условиях ОАФМ ОБП.

Все вышеизложенное позволяет следующим образом сформулировать цель и задачи диссертационной работы.

Цель работы состоит в исследовании проблем, возникающих при использовании цифровых систем синхронизации для восстановления фазы несущего колебания в модемах, и разработке способов и устройств для их решения.

Задачи исследования.

1. Математическое описание алгоритмов восстановления фазы несущей с разделенными моментами выделения и использования синхроинфор-мации.

2. Анализ асимптотической устойчивости СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации .

3. Анализ нелинейной динамики СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации .

4. Теоретическое обоснование, разработка и оценка точности спектрального метода измерения фазового дрожания.

5. Разработка алгоритмов построения СВФНК для устройств преобразования сигналов (УПС) с ОАФМ ОБП, устойчивых по отношению к фазовому дрожанию.

6. Разработка и практическая реализация цифровых модемов с использованием полученных теоретических результатов и предложенных технических решений.

Методы исследования.

Для решения поставленных задач использовались методы теории цифровой обработки сигналов, теории автоматического регулирования и управления, методы классического анализа, метод эксперимента, а также имитационное моделирование на ЭВМ.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Осуществлено математическое описание алгоритмов восстановления фазы несущей с разделенными моментами выделения и использования син-хроинформации.

2. На основе анализа их линеаризованных моделей получены общие условия асимптотической устойчивости СВФНК (тУ + 1 )-го и (тУ + 2)-го порядков.

3. В результате анализа нелинейной динамики СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации определены значения фазовой ошибки в установившемся режиме при линейном законе изменения фазы входного воздействия и исследованы зависимости ширины полос захвата и удержания и длительности переходного процесса от параметров систем и порядка задержки.

4. Разработан спектральный метод измерения полигармонического фазового дрожания несущего колебания в коммутируемом канале передачи данных. Осуществлена оценка точности этого метода.

5. Предложен метод расчёта параметров СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации с заданной длительностью переходного процесса.

6. Предложен алгоритм восстановления фазы несущей в УПС с ОАФМ ОБП, устойчивый по отношению к помехе «фазовое дрожание», и с его использованием разработаны структуры модемов, наиболее полно реализующих потенциальные возможности этого метода передачи данных.

Практическая ценность.

Результаты выполненных в диссертации исследований СВФНК позволяют выработать практические рекомендации по выбору и оптимизации параметров систем слежения за частотой и фазой несущего колебания при когерентном приеме в составе цифровых модемов и эхокомпенсаторов. В частности, их использование позволило разработать и реализовать двухпровод-ный дуплексный модем, обеспечивающий значительно более высокую надёжность соединений на отечественных каналах по сравнению с зарубежными аналогами. Использование предложенного в диссертации спектрального метода позволило разработать программно-аппаратный измеритель полигармонического фазового дрожания несущего колебания в коммутируемом канале передачи данных. Применение данного прибора обеспечивает возможность контроля качества эксплуатируемых каналов и оценки их соответствия регламентирующим нормам. Синтезированные алгоритмы построения систем синхронизации в цифровых УПС с однополосной модуляцией позволили разработать и реализовать практически структуры АОФМ ОБП модемов, обеспечивающих сопряжение с ранее выпущенным парком аппаратуры, обладающих высокими техническими характеристиками и наиболее полно реализующих потенциальные возможности этого метода передачи данных.

На защиту выносятся:

1. Математические модели алгоритмов восстановления фазы несущей с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации и результаты анализа их линейного приближения;

2. Полученные в результате анализа нелинейной динамики СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации количественные зависимости, характеризующие изменение граничных частот полос захвата и удержания и длительности переходных процессов в функции от временного интервала между моментами выделения и использования син-хроинформации при различных параметрах систем;

3. Метод расчёта параметров СВФНК с разделенными моментами выделения и использования синхроинформации исходя из условия обеспечения эквивалентной длительности переходных процессов, протекающих в них и аналогичных системах без разделения во времени этих моментов;

4. Спектральный метод оценки параметров фазового дрожания;

5. Новый алгоритм построения СВФНК в цифровых модемах с АОФМ ОБП;

6. Практически реализованные структуры модемов, разработанные с использованием полученных теоретических результатов и предложенных технических решений.

Реализация и внедрение результатов.

Основные результаты диссертации использованы в разработках Пензенского научно-исследовательского электротехнического института и внедрены в серийно выпускаемой аппаратуре.

В частности, результаты исследований по проблемам разработки адаптивных эхокомпенсаторов, алгоритмов их быстрой инициализации, а также основанные на результатах теоретического анализа СВФНК с задержкой рекомендации по выбору и оптимизации параметров систем слежения за частотой и фазой несущего колебания в эхокомпенсаторе дальнего эха внедрены в аппаратуре «УПС-9,6КЛ», «УПС-ТФ», «УПС-МВ», «Монолит», «Факел-К», «Трамплин», «Трамплин-Ч», «Разбег-В», «ПАТ», «Моделыцик-ШРС», «Низ-менность-К». Алгоритмы построения СВФНК основанные на результатах теоретического анализа, рекомендации по выбору и оптимизации параметров систем слежения за частотой и фазой несущего колебания в демодуляторе приемника цифрового модема использованы в изделиях «УПС — 9,6 ТЧР», «УПС - 9,6 КЛ», «УПС - ТФ», «Трамплин», «УПС-МВ», «Монолит»,

Факел-К», «Трамплин-Ч», «Разбег-В», «ПАТ», «Модельщик-ШРС», «Низ-менность-К» которыми в настоящее время оснащаются системы правительственной связи и силовых структур (ФСО, ФСБ, ГУИН, ФСКН и др.). Алгоритмы построения СВФНК АОФМ ОБП модемов с улучшенными динамическими свойствами, позволили разработать структуру универсального ОАФМ ОБП модема (способного работать как с передачей пилот-сигнала, так и без него), обеспечивающую сопряжение с ранее выпущенным парком аппаратуры и позволяющую получить высокие технические характеристики, удовлетворяющие современным требованиям, максимально реализуя при этом потенциальные возможности однополосного метода передачи данных, реализованы в аппаратуре "АТ- 3102" принятой на вооружение Министерством обороны РФ.

Результаты внедрения подтверждены соответствующими документами.

Апробация работы.

Основные положения диссертации обсуждались:

- на десятой международной конференции и выставке "Цифровая обработка сигналов и ее применение" (г. Москва, 2008г.);

- на второй Всероссийской научно-практической конференции «Антитеррористическая безопасность» (г. Пенза, 2007 г.);

- на шестнадцатой международной научной конференции «Информатизация и информационная безопасность правоохранительных органов» (г. Москва, 2007г.);

- научно-технической конференции «Безопасность информационных технологий» (г. Пенза, 2006г.) и др.

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 16 научных трудах, из них 3 — в журналах рекомендованных ВАК, 4 патентов.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 89 наименований, приложения 1 (акт о внедрении). Объем работы: 156 страниц основного машинописного текста, включающего 40 рисунков и 10 таблиц.

12. Результаты работы внедрены в ряд разработанной ФГУП «ПНИЭИ» аппаратуры, серийно выпускаемой в настоящее время предприятиями ФГУП «ПНИЭИ», ФГУП «ПО Электроприбор», ФГУП «ПО ЭВТ».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Quatieri Т. F., О Leary G. С. Far-echo cancellation in the presence of frequency offset // IEEE Trans, on Commun., vol. 37, No 6 (June, 1989), pp. 635 644.

2. Wang J. D., Werner J. J. Performance analysis of an echo-cancellation arrangement that compensates for frequency offset in the far echo // IEEE Trans, on Commun., vol. 36, No 3 (iMarch, 1988), pp. 364 372

3. Werner J. J. An echo-cancellation-based 4800 bps full-duplex ddd modem // IEEE J. Selected Areas Commun., vol. SAC-2, No.5 (September 1984), pp. 722 -730.

4. Harman D. D., Wang G. D., Werner J. J. Frequency offset compensation techniques for echo-cancellation-based modems // in GLOBECOM'87 Conf. Rec., vol. 3, pp. 1945 1949, November 15-18, 1987

5. Галкин В. А. Цифровая мобильная радиосвязь. — М., Горячая линия-Телеком, 2007, 142с., 432с.

6. Афанасьев Я. Н. Устройство преобразования сигнала на скорость 14,4 кбит/с / Л. Н. Афанасьев, В. 77. Климин, В. Ф. Котлов, Н. Н. Ольшевский, Г. Б. Селезнёв, С. JI. Шутов, JI.H. Дорошкевич, Б. В. Султанов II Электросвязь. 1988. -№ 6. - С. 54 - 56.

7. LingF. Echo-cancellation. Патент США №4813073, March 14, 1989.

8. Bingham J. Method and apparatus for correcting for clock and carrier frequency offset, and phase jitter in multicarrier modems. Патент США №5206886, April 27, 1993.

9. ITU-T 0.91. Specification for measuring equipment. Phase jitter measuring equipment for telephon-type circuits.

10. Эксплуатационные нормы на электрические параметры коммутируемых каналов сети ТфОП. Приказ Госкомсвязи России от 05.04.99 №54.

11. Передача данных по телефонной сети. Оранжевая книга. Т. VIII—1, МККТТ. -М.: Связь, 1980. 144 с.

12. Бочков В. К. Двухпроводный дуплексный модем / В. К. Бочков, М. С. Кирюхин, А. В. Лысиков, Н. П. Миронов, Г. М. Овчинкин, В. А. Осъкин, А. Д. Прохоров, Б. В. Султанов, С. Л. Шутов // Электросвязь. 2000. — № 7. — С. 35-38.

13. Тамм Ю. А. Спектральные методы оценки качества передачи цифровых сигналов / Ю. А. Тамм, В. Б. Садовский — М.: Связь, 1974. — 73 с.

14. Документ № 40. Сп. ИКА МККТТ, ноябрь 1973.

15. Документ № 175, 176. Сп. ИКА МККТТ, июнь 1975.

16. М В. Гаранин Системы и сети передачи информации/ М. В. Гаранин, В. И. Журавлёв, С. В. КунегинЛ— М.: Радио и связь, 2001. 336 с.

17. Hanzo L., Webb W., Keller Т. Single and Multi-carrier Qvadrature Amplitude Modulation. IEEE Press, New Jork, Jone Wiley &sons, LTD, 2000. 740p.

18. IEEE Standard 802.11a. Orthogonal Frequency Division Multiplexing for Wireless Networks.

19. Wittke P.H., Penstone S.R., Keightley R.J. Measurements of echo parameters to high-speed full-duplex data transmission on telephone circuits // IEEE J.Selected Areas Commun, vol. SAC-2, No.5 (September 1984), pp. 703 -710.

20. Баева H.H. Многоканальная электросвязь и PPJI. M.: Радио и связь, 1988.-312 с.

21. Султанов Б.В., Шутов С.Л., Захаренков В.Е. Измерения параметров эхосигналов в коммутируемых телефонных каналах. Электросвязь. -2002, №Ю, С.34-37

22. Кузнецов Е.Г., Витязев В.В. Цифровая обработка сигналов в задачах эхокомпенсации. Цифровая обработка сигналов. №3, 4. 2006.

23. Адаптивные фильтры. // Под редакцией К.Ф. Коуэна и П.М. Гранта. -М./Мир, 1988.-392 с.

24. Бочков В.К., Кирюхин М.С., Лысиков А.В. и др. Двухпроводный дуплексный модем/УЭлектросвязь. 2000. - №7. - с. 35-38.

25. Афонасъев Л.Н., Климин В.П., Котлов В.Ф., и др. Цифровое устройство преобразования сигналов для канала ТЧ на скорость 9600 бит/с. // Электросвязь. -1986. -№3. с. 8-10.

26. Pickoltz R. Coherent single side-band phase locking technique. Патент США №3675131, July, 1972.

27. Gibson E. D. Coarse carrier phase correction system. Патент США №3667050, May, 1972.

28. Шевченко Ю. В. Исследование помехоустойчивых методов синхронизации в системах передачи данных с однополосной модуляцией: Дис. канд. техн. наук. Одесса: ОЭИС. - 1982. -247 с.

29. Пантелеев В. В. Динамика систем синхронизации для УПС с многопозиционными сигналами: Дис. канд. техн. наук. Одесса:ОЭИС - 1986 -253 с.

30. Султанов Б. В. Сравнение двух методов цифрового детектирования ОФМ ОБП сигнала / Б. В. Султанов, Л. Н. Афанасьев, С. Л. Шутов, Н. В. Большакова II Изв. вузов. Радиоэлектроника. - 1987. - Т. 30. - № 9. - С. 46 -48.

31. Линдсей У. Ч., Цзе Цзамин. Обзор цифровых систем фазовой автоподстройки частоты // ТИИЭР. 1981. - Т. 69. - № 4. - С. 12 - 33.

32. Шахтаргм Б. PL, Губанов Д. А., Волчихин В. И. Моделирование и расчет цифровых систем фазовой синхронизации.- Учеб. пособие. Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1996. — 60 с.

33. Системы фазовой синхронизации с элементами дискретизации. / Под ред. Шахгильдяна. В. В. М.: Радио и связь, 1989. - 320 с.

34. Султанов Б. В. Математическая модель цифровой системы фазовой синхронизации с накапливающими сумматорами / Б. В. Султанов, В. В. Дорошкевич II Тез. докл. конф. "Защита информации в сетях и системах связи ". Пенза, ПНИЭИ, 25 - 28 апреля 2000. - С. 65.

35. Цифровые системы фазовой синхронизации. / Под ред. М. И. Жод-зишского. М.: Сов. радио, 1980. - 208 с.

36. Рабинер Л. Теория и применение цифровой обработки сигналов / Л. Рабинер, Б. Гоулд- М.: Мир, 1978. 848 с.

37. Султанов Б. В. Анализ цифровых систем фазовой синхронизации на основе функциональных разложений Вольтерра / Б. В. Султанов, М. А. Щербаков Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002. - 172 с.

38. Математические основы теории автоматического регулирования. / Под ред. Челюданова Б. К. М.: Высшая школа, 1971. - 808 с.

39. Иванов В. А. Теория дискретных систем автоматического управления / В. А. Иванов, А. С. Ющенко М: Наука, 1983. - 336 с.

40. Егоров Н. В. Основы теории автоматического регулирования. — М.: Энергия, 1967.-648 с.

41. Корн Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров/Г. Корн, Т. Корн М: Наука, 1968. - 720 с.

42. Курош А. Г. Курс высшей алгебры. М.: Наука, 1968. - 432 с.

43. Вптерби Э. Д. Принципы когерентной связи. М.: Советское радио, 1973.-344 с.

44. Попов Е. П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1989. - 304 с.

45. Султанов Б. В. Исследование цифровых систем фазовой синхронизации с задержкой в цепи управления // Изв. вузов. Радиоэлектроника — 2003.-Т. 46.-№ 1.-С. 73-80.

46. Султанов Б. В. Исследование динамики цифровых систем фазовой синхронизации с задержкой // Датчики и системы 2003. - № 5. — С. 18 - 20.

47. Лысиков A.B. Определение длительности переходных процессов в дискретной системе синхронизации (п+1)-го порядка. Сборник трудов научно-технической конференции «Безопасность информационных технологий» -Пенза:ПНИЭИ, том 6, 2006 год, с. 101-102.

48. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. — М.: Высшая школа, 1988.-448 с.

49. Назаров М.В. Теория передачи сигналов/М5. Назаров, Б.И. Кувшинов, О.В. Попов. -М.: Связь, 1970. 368 с.

50. Султанов Б. В. Спектральный метод измерения фазового дрожания/ Султанов Б. В., Щербаков М. А., Иванов А. П., Лысиков A.B., Шутов С.Л, Захаренков //Датчики и системы. 2005. - №6. - С. 31-35.

51. ГОСТ 21655087. Каналы и тракты магистральной первичной сети единой автоматизированной системы связи. Электрические параметры и методы измерений. Срок действия с 01.01.89. -М.: Изд-во стандартов, 1988.

52. Cioffy J. M. A fast echo canceler initialization method for CCITT V.32 modem // IEEE Trans, on Commun., vol. 38, No 5 (May, 1990), pp. 629 638.

53. Long G., Ling F. Fast initialization of data driven Nyquist in-band echo canceler// IEEE Trans, on Commun., vol. 41, No 6 (June, 1993), pp. 893 -904

54. А. Батырь. Модемы для России. PC MAGAZINE/RE, №1, 1996г.

55. J.J. Werner. An echo-cancellation-based 4800 bps full-duplex DDD modem. IEEE J. Select. Areas Commun., vol. SAC-2, №6, Sept, 1984, pp. 722730.

56. P.H. Wittke, S.R. Penstone and R.J. Keightley. Measurements of echo parameters pertinent to high-speed full-duplex data transmission on telephone circuits. IEEE J. Select. Areas Commun., vol. SAC-2, №6, Sept.,1984, pp.703-710.

57. Ebert P., Ho E. .Application of Costas loop to carrier recovery for VSB communications system // IEEE Int. Conf. Communications, Seattle, 1973.

58. Тамм Ю. А. Адаптивный модем на скорость 4800 бит.с. Часть II. Некоторые результаты испытаний адаптивного модема / Ю. А. Тамм, Б. С. Данилов, В.В. Орлов, С. В. Стукалов, М. Г. Штейнбок П Электросвязь. 1976. -№2. - С. 58-61.

59. Holzman L.N., Lauless W.G. Data set 203 a new highspeed woiseband modem // IEEE Jnt. Conf. Communs. San-Francisco, 8-10 June, 1970, p. 12/7 -12/14.

60. Tucker D. G. A two phase telecommunication system // Electronic engineering, No 5 -6,. 1964.

61. Sharpe J. Techniques for high-speed data transmission over voice channels // Electrical Communication, No 1, v.46, 1071.

62. Widl M. Data transmission system fur 3000 band // Telectronikk, 1964, No 3-4, p. 97- 103.

63. Bacher W., Shallmeier G. Datenubertragungsein richturg Modem 9600 fur fertgeschaltete Fernsprechwege // Siemens -Zeitschrift, 1975, No 5, p. 287-292.

64. Аппаратура AT-3002M1. Техническое описание. Пенза, ПНИЭИ, 1990.

65. А. с. 1344209 СССР. МКИ: Н04 L27/06, Н04 L27/22. Приемник дискретных сигналов / Гудина Г. Н., Райков Buk. Н., Райков Вл. Н., Султанов Б. B.I¡J\CU.

66. Афанасьев Л. Н. Устройство преобразования сигнала на скорость 14,4 кбит/с / Л. Н. Афанасьев, В. 77. Климин, В. Ф. Котлов, Н. Н. Ольшевский, Г. Б. Селезнёв, С. Л. Шутов, Л.Н. Дорошкевич, Б. В. Султанов II Электросвязь. -1988.-№6.-С. 54-56.

67. Султанов Б. В. Компенсация фазового дрожания в высокоскоростных УПС / Б. В. Султанов, С. Л. Шутов, В. В. Дорошкевич II Автоматизация процессов обработки первичной информации: Межвуз. сб. науч. тр.- Пенза: Пенз. политехи, ин-т, 1993.-С.74 — 86.

68. А. с. 1687010 СССР. МКИ: H04L27/38. Цифровой приёмник дискретных сигналов / Афанасьев Л. Н., Дорошкевич В. В., Климин В. П., Султанов Б. В., Шутов С. Л. II ДСП.

69. А. с. 1693725 СССР. МКИ: H03L7/00. Устройство восстановления несущего колебания сигнала данных / Султанов Б. В., Шутов С. Л., Афанасьев Л. Н., Дорошкевич В. В. И Открытия. Изобретения. 1991. -№ 43.

70. Falconer D. D. Jointly adaptive equalization and carrier recovery in two-dimensional digital communication systems // The Bell Systems Technical Journal. 1976.-Vol. 55 -№3.-March. -P. 317 — 334.

71. Прохладны Г. H. Оптимизация параметров системы ИФАПЧ с фильтром второго порядка по быстродействию // Радиотехника. 1997. — № 3. - С. 55 -58.

72. Sandegren G. QAM and SSB modulation for data transmission over telephone lines // Ericsson Technics. 1977. -Vol. 33 - №4. P. 247 - 298.

73. Боккер П. Передача данных. T.l. M.: Связь, 1980. - 264 с.

74. Патент на изобретение «Цифровой модем». .№2218666 от 10.12.2003 г., Лысиков А.В., Султанов Б.В., и др.

75. А. с. 1327307 СССР. МКИ: Н04 L7/02. Цифровое устройство фазовой синхронизации / Шутов С. Л., Султанов Б. В., Афанасьев Л. Н. // Открытия. Изобретения. 1987. - № 28.