Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
Бейко Сергей Александрович
Алгоритмы обработки и моделирование радиосистем
со сложными сигналами второго порядка
для ПОВЫШЕНИЯ их эффективности
Специальность: 05.12.04 - УРадиотехника, в том числе системы
и устройства телевиденияФ
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Таганрог 2012
Работа выполнена на кафедре радиоприемных устройств и телевидения Технологического института федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования УЮжный федеральный университетФ в г. Таганроге Министерства образования и науки Российской Федерации.
Научныйаруководитель: доктор технических наук, профессор
Литюк Виктор Игнатьевич
Официальные оппоненты: Рыжов Владимир Петрович
доктор физико-математических наук, профессор,
ТТИ ЮФУ, профессор кафедры ТОР
Сучков Петр Валентинович
кандидат технических наук, доцент,
ЮРГУЭС, доцент кафедры РЭС
Ведущая организация ОАО "Таганрогский научно-исследовательский
институт связи" (ТНИИС) г.аТаганрог
Защита диссертации состоится 20 сентября 2012 г. в 1610 в ауд. Д-406 на заседании диссертационного совета Да212.208.20 при Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования УЮжный федеральный университетФ в Технологическом институте в г. Таганроге по адресу:
Дом 44, пер. Некрасовский, г. Таганрог, Ростовская область, ГСП-17А, 347928.
С диссертацией можно ознакомится в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: д.148, ул. Пушкинская, г. Ростов-на-Дону.
Автореферат разослан 20 июля 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
В.В. Савельев
Общая характеристика работы
Данная диссертационная работа посвящена исследованию эффективности применения сложных сигналов (СС) второго порядка (ССВП) в радиотехнических системах обработки информации с учетом влияния ограничений, накладываемых параметрами используемых в них узлов и устройств путем разработки методов моделирования, учитывающих особенности ССВП.
Большой вклад в развитее теории и техники формирования, генерирования, приема и обработки ССПП внесли Ville J., Woodward P.M., Gabor D., Benjamin R., Cook C.E., Bernfeld M., Barker R.H., Franks L.E., Слока В.К., Ширман Я.Д., Варакин Л.Е., Пестряков В.Б., Свистов В.М., Петрович Н.Т., Размахнин М.К., Вакман Д.Е., Седлецкий Р.М. и ряд других зарубежных и отечественных исследователей, что обеспечило возможность начать их широкое применение в различных радиосистемах.
Дальнейшее развитие теории и техники радиосистем привело к появлению ансамблей СС, которые впервые были исследованы Welti G.R., Golay M.Y.E. Ими было показано, что ансамбли ССПП, при соответствующей обработке позволяют получить сигналы, представляющие собой суммы откликов согласованных фильтров (СФ), описываемых автокорреляционными функциями (АКФ), у которых отсутствуют боковые лепестки (БЛ) вдоль оси времени.
Поскольку в 60-х годах прошлого столетия стоимость узлов формирования, генерирования, приема и обработки ССПП достигало половины стоимости проектируемой радиосистемы, то в течение длительного времени идеи, рассмотренные в указанных выше работах не находили практического применения.
Появление цифровой обработки сигналов (ЦОС), большой вклад в развитие которой внесли Gold B., Rader M., Rabiner L., Oppenheim A.V., Гольденберг Л.М. Лихарев В.А. и ряд других зарубежных и отечественных исследователей, позволило начать рассмотрение алгоритмов, которые не находили ранее своего применения.
Это вызвало интерес к разработке теории и исследованию принципов обработки ансамблей СС, законы модуляции каждого из которых в ансамбле зависят от законов модуляции всех других сигналов этого же ансамбля СС. К таким СС относятся СС k-го порядка (k=1, 2, 3, 4,Е), под которыми понимаются такие сигналы, у которых в каждый момент времени на частотно-временной плоскости находится k значений частоты. При этом на каждой k-й частоте над одной и той же информацией осуществляется модуляция по своему закону, присущему только этой частоте и зависящей от законов модуляции на других частотах. Частным случаем являются СС второго порядка (ССВП), т.е. k=2, каждый из которых состоит из пары СС первого порядка (ССПП), т.е. k=1.
К настоящему времени основные исследования в этом направлении были проведены и опубликованы в работах Литюка В.И., Овсеенко А.В, Литюка Л.В., Кокоревой В.А., в которых рассматриваются различные аспекты синтеза и обработки ансамблей СС высокого порядка, включая простейшие из них ССВП. В этих работах рассмотрены возможности использования свойств суммарных взаимокорреляционных функций (ВКФ) ансамблей ССВП для выделения помеховых реализаций с целью повышения помехоустойчивости, использующих их радиосистем.
В работах Литюка В.И. и Литюка Л.В. рассмотрены методы, в которых за счет использования свойств суммарных ВКФ, производится компенсация помеховых реализаций, поступающих на обработку в аддитивной смеси с ССВП.
Тем не менее, к настоящему времени недостаточно исследована эффективность радиосистем различного назначения, в которых применяются ансамбли ССВП.
Поэтому тема диссертационной работы, посвященная исследованию и разработке алгоритмов обработки и моделированию радиосистем, использующих ССВП, является актуальной.
Объектом исследования являются радиосистемы, использующие ССВП, и оценка их эффективности путем использования введенных критериев в виде коэффициентов подавления помеховых реализаций.
Предметом исследования являются алгоритмы обработки ССВП, их программные и аппаратно-программные модели с учетом влияния параметров узлов радиосистем, использующих ССВП.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности радиосистем, использующих ССВП, с учетом влияния параметров их узлов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:
аразработка алгоритмов обработки, учитывающих при их программной реализации особенности и ограничения, присущие реальным узлам моделируемых радиосистем для оценки их эффективности при различных видах искажений входных ССВП;
аразработка алгоритмов частотного дискриминирования принимаемого ССВП с подавленной несущей с учетом особенностей технической реализации используемых узлов тракта их обработки для оценки эффективности радиосистем с ССВП путем их программного моделирования;
аразработка аппаратно-программного комплекса для формирования и генерирования ССВП и помеховых реализаций и их совместной программной обработки для подтверждения правильности разработанных моделей и алгоритмов, используемых при программном моделировании.
Научная новизна.
В рамках данной диссертационной работы получены следующие новые научные результаты:
аразработанаалгоритм обработки ССВП, позволяющий учитывать параметры узлов радиосистем, использующих такие сигналы;
аопределено влияние на эффективность обработки ССВП аналого-цифровых преобразователей, частотно-избирательных узлов, а также таких параметров, как длительность выборки входного процесса и погрешности оценки уровня полезного сигнала в принимаемой реализации;
аразработан алгоритм оценки сдвига подавленной несущей частоты входного ССВП в радиосистеме за счет свойств ансамблей используемых СС в приемной части тракта системы передачи информации;
аразработан аппаратно-программный комплекс для реализации формирования и обработки одиночного ССВП и независимых помеховых реализаций, поступающих на обработку в аддитивной смеси и программной реализации их обработки.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
аполучены результаты программного и аппаратно-программного моделирования, показывающие работоспособность и эффективность предложенного алгоритма компенсации помеховых реализаций, сопровождающих прием ССВП;
аполучены результаты моделирования исследуемого программного алгоритма без и с учетом влияния параметров узлов радиосистем, использующих ССВП, позволяющие оценить и выбрать параметры узлов, обеспечивающих заранее заданные требования к эффективности обработки сигналов;
аоценено влияние погрешностей измерений уровня полезного сигнала в принимаемой реализации на степень компенсации помеховых составляющих для отношений сигнал/помеха (ОСП) на входе от дБ до дБ;
аполучены результаты моделирования частотного дискриминатора показывают возможность его реализации при ОСП дБ с заранее заданными точностными характеристиками, определяемые параметрами внутренних узлов, при относительной расстройке в диапазоне нормированных частот 22,5 град/отсчет;
аразработан и изготовлен аппаратно-программный комплекс моделирования, позволяющий получать результаты, подтверждающие использованные теоретические положения в диапазоне значений ОСП на входе от +9,5дБ до -20дБ, которые совпадают с результатами, полученными при проведении программного моделирования на персональном компьютере (ПК) в САПР MathCAD.
На защиту выносятся:
аалгоритмы обработки и моделирования ССВП, синтезированных с учетом особенностей используемых узлов реальных радиосистем с различными параметрами, а именно: полосами пропускания, ограничениями длины разрядной сетки вычислителей и искажениями, вносимыми АЦП в обрабатываемые сигналы;
аалгоритм моделирования частотного дискриминирования принимаемых ССВП, представляющих собой два однополосных амплитудно-модулированных колебания (АМОБП) с подавленной несущей частотой и разными формами амплитудно-частотных спектров (АЧС);
аалгоритм моделирования в виде аппаратно-программного комплекса, позволяющий оценить степень совпадения получаемых результатов при проведении аппаратно-программных исследований с результатами моделирования, получаемыми при программном моделировании при одинаковых ОСП на входе.
Методы исследования основываются на использовании методов математического анализа, методов ЦОС, методов анализа радиотехнических цепей и сигналов, теории сложных сигналов, метод Z-преобразований, методов моделирования по комплексной огибающей, методов статистической радиотехники, используемых для моделирования помеховых реализаций, методы спектрального анализа, методы аналоговой и цифровой схемотехники, сертифицированных программных продуктов MathCAD, Quartus и VisSim.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и результатов, сформулированных в диссертации, подтверждается результатами проведенных программных и аппаратно-программных исследований, их совпадением друг с другом, которые подтверждают использованные в работе теоретические положения, актами внедрения, публикациями и апробацией работы на Международных и Всероссийских научно-технических конференциях.
Реализация результатов работы. Основные исследования, результаты которых представлены в диссертации, проводились в рамках госбюджетной научно-исследовательской работы (НИР), проводимой на радиотехническом факультете Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге (ТТИ ЮФУ), а также в ЗАО ОКБ УРитмФ.
Результаты, полученные в диссертации внедрены в работы ЗАО ОКБ УРитмФ и в учебный процесс кафедры радиоприемных устройств и телевидения (РПрУ и ТВ) ТТИ ЮФУ.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались и получили одобрения на следующих научно-технических конференциях и семинарах, а именно: Тринадцатой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (2007аг.); VI Международном научно-техническом семинаре (2007аг.); Четырнадцатой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (2008г.); IX Всероссийской научной конференции (2008аг.); Международной научно-технической и научно-методической интернета конференции в режиме off-line (2009аг.); X Всероссийской научной конференции (2010аг.); VII Ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из которых 3 статьи в журналах из перечня ВАК, 1 работа в виде главы в монографии (соавтор), 3 статьи в сборниках материалов конференций и 5 тезисов докладов в сборниках материалов конференций.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав с выводами, заключения, списка литературы, включающего 80 наименований и 3-х приложений. Основной текст работы изложен на 200 страницах машинописного текста, поясняется 222 рисунками.
Краткое содержание диссертации
Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи работы, отражена научная новизна и ее практическая значимость, сформулированы положения, выносимые на защиту, дается краткое содержание глав диссертации.
В первой главе УАнализ алгоритмов моделирования и обработки сложных сигналовФ проводится анализ состояния проблемы, показывающий, что в настоящее время информационные радиосистемы, использующие ССПП, практически достигли своих потенциальных возможностей. Показано, что развитие цифровой быстродействующей элементной базы привело к появлению работ, в которых проводится пересмотр алгоритмов синтеза, формирования, приема и обработки ансамблей СС.
Анализ показал, что появление ансамблей СС высокого порядка позволяет получать высокие характеристики обрабатываемых процессов. Важным частным случаем ансамблей СС высокого порядка является ансамбли ССВП, который обладает свойствами, недоступными ССПП, а именно: их суммарные АКФ представляют собой цифровые лδЦфункции, а суммарные ВКФ лортогональны в точке и на временном интервале при произвольном сдвиге.
В качестве примера рассматриваются особенности функционирования радиолокационной системы (РЛС) обнаружения с ССВП. При этом полагается, что каждый ССПП, составляющий ССВП, передается в верхней (ВБП) и нижней (НБП) боковых полосах одновременно. Рассматривается предложенный алгоритм приема и обработки ССВП, компенсирующий разные набеги фаз каждого ССПП, составляющего ССВП, по соседним частотным каналам. Показано, что рассмотренная техническая реализация позволяет учитывать особенности обработки ССВП.
Также показано, что использование свойств ансамблей ССВП позволяет получить в предельном случае полное подавление помеховых реализаций в обрабатываемой аддитивной смеси.
Особенность приводимого алгоритма заключается в следующем. В передающей части РЛС обнаружения формируется сигнал , имеющий вид цифровой У-афункцииФ, который подается на два формирующие фильтры (ФФ) ФФаA и ФФаC, импульсные характеристики (ИХ) которых описываются соответствующей парой ДКП. Излучаемый полезный сигнал представляет собой ССВП, причем каждая его составляющая в виде ССПП, располагается в ВБП и НБП, коэффициенты передачи в обоих частотных каналах одинаковы. К излученной паре ССПП, составляющей ССВП добавляются независимые помеховые реализации и . Полученная аддитивная смесь подается на корреляционно-фильтровое устройство по двум каналам, ключевые схемы которого управляются стробирующими сигналами . , выделяющим начало и конец входной реализации. Полагается, что в этом интервале времени либо присутствует полезный сигнал в аддитивной смеси с помеховой реализацией, либо он отсутствует. Реализации с выходов ключевых схем поступают на соответствующие обрабатывающие СФаА и СФаC, составляющие сигнальный канал, ИХ которых согласованы с откликами ФФаА и ФФаС соответственно, и сжимающие фильтры (СжФ) СжФаB и СжФаD, образующие помеховый канал. Отклики СФ и СжФ подаются на соответствующие сумматоры, на выходах которых имеем реализации суммарных АКФ и ВКФ соответственно. Таким образом, используя свойства ансамбля ССВП, на выходах каждого из каналов обработки, имеем систему двух уравнений с двумя неизвестными
(1)
Поскольку известны параметры СФ и СжФ и имея возможность хранения в памяти отсчетов входных реализаций с выходов сигнального и помехового каналов, можно найти помеховые реализации и . В системе уравнений (1) также присутствует постоянный коэффициент а, определяемый уровнем полезного сигнала в принимаемой реализации, он может быть измерен. Системы уравнений (1) решается в спектральной области путем использования алгоритмов прямого (БПФ) и обратного (ОБПФ) преобразований Фурье. Показано, что использование рассчитанных помеховых реализаций и путем их вычитания из принятых и записанных в памяти входных реализаций позволяет при дальнейшей обработке компенсировать помеховые реализации и . Особенностью описанного алгоритма являются в том, что обработка принимаемой реализации ведется по выборке длительностью, равной длительности полезного сигнала. Поэтому получить информацию о статистических характеристиках помеховых реализаций невозможно.
Указывается, что не рассмотрено влияние параметров узлов радиосистем с ССВП на эффективность их применения.
Также в этой главе рассматривается метод построения частотных дискриминаторов, для управления частотой гетеродина следящего за центральной частотой принимаемого сигнала в виде двух однополосных колебаний с подавленной несущей частотой. Рассматриваются условия, которым должны удовлетворять обрабатываемые сигналы для этого случая.
Показано, что не рассмотрены особенности спектров ССПП, составляющих ССВП, что препятствует непосредственному применению известных методов для его использования в получении требуемого управляющего сигнала гетеродина.
На основании проведенного анализа состояния проблемы указывается, что к настоящему времени отсутствуют работы, в которых учитывалось влияние узлов радиосистем с ССВП на эффективность их обработки, отсутствуют работы, в которых учитывались бы особенности параметров ССПП, составляющих ССВП, на эффективность управления частотой гетеродина, отсутствуют модели, позволяющие программным путем оценить эффективность радиосистем с ССВП, а также отсутствуют публикации, в которых проводился бы сравнительный анализ результатов обработки, проводимых программным и аппаратно-программным моделированием.
Приводятся выводы по полученным результатам.
Во второй главе УМоделирование системы обработки одиночного сложного сигнала второго порядкаФ разработан алгоритм, предназначенный для программного моделирования радиосистем с ССВП, в котором учитываются влияние параметров узлов этих систем. На рис.а1 приводится структурная схема алгоритма программного моделирования.
Рис.а1. Структурная схема алгоритма программного моделирования
с учетом параметров узлов радиосистемы
Отличительной особенностью данного подходя является наличие полосовых фильтров (ПФ) ПФаАпер и ПФаСпер, ПФаАпр и ПФаСпр и канальных АЦП.
Показано, что алгоритм, описываемый выражением (1) имеет вид
(2)
В выражении (2) учитывает сквозные ИХ частотно-избирательных узлов на передающей и приемной сторонах радиосистемы.
Результаты проведенного программного моделирования алгоритма обработки ССВП показывают работоспособность алгоритма в условиях воздействия независимых помеховых реализаций в широком диапазоне значений ОСП . В качестве граничной величины была выбрана величина дБ, поскольку современные радиоприемные устройства (РПрУ) обладают таким динамическим диапазоном.
При моделировании проверялась работоспособность алгоритма при , а также при , и . Обработка входных реализаций осуществлялась в двух квадратурных каналах по комплексной огибающей при отсутствии доплеровского сдвига и идентичности частотных каналов. К полезным ССВП, добавлялись независимые помеховые реализации. Результаты программного моделирования представлены в виде графиков на рис.а2.
Рис.а2. Выходной отклик без компенсации (слева) и с компенсацией (справа) помеховых реализаций при ОСП , и
Для получения численных значений эффективности алгоритма обработки ССВП предложен коэффициент подавления помехи в виде
(3)
где - отсчеты помеховых реализаций на входе системы; - отсчеты помеховых реализаций на выходе системы.
Проведен теоретический анализ влияния конечной длины разрядной сетки вычислителя, используемого в алгоритме обработки, который позволил определить зависимость от этого параметра уровня компенсации помеховых реализаций. Показано, что результаты моделирования полностью совпадают с полученными теоретическими данными.
Разработан алгоритм моделирования, учитывающий полосы пропускания частотно-избирательных узлов радиосистемы, выходных каскадов передатчика и линейного тракта радиоприемного устройства, на эффективность компенсации независимых помеховых реализаций. Для оценки влияния полосы пропускания предложен критерий эффективности а(3). Результаты моделирования алгоритма приведены на рис. 3, , где общее количество отсчетов в выборке, количество ненулевых сигнальных отсчетов в выборке входной реализации.
Рис. 3. Зависимость коэффициента подавления от полосы пропускания
частотно-избирательных узлов и длины выборки входной реализации
Разработан алгоритм моделирования и проведен анализ влияния разрядности АЦП на уровень компенсации независимых помеховых реализаций. Показано, что потери, возникающие из-за влияния ограничений, связанных с квантованием по уровню входных реализаций не превышает величины 3дБ.
Проведено исследование влияние погрешности оценки уровня полезного сигнала в принимаемой реализации на уровень компенсации независимых помеховых реализаций. Для количественной оценки предложен критерий в виде коэффициентов и , где - нормированный параметр, зависящий от разности между точным значением уровня полезного сигнала в принимаемой реализации и измеренной величиной , рассматривается случай когда , а также зависимость ОСП на выходе от величины , изображенная на рис.а4.
Рис.4. Зависимость ОСП на выходе от величины
Приводятся выводы по полученным результатам.
В третьей главе УАлгоритм частотного дискриминирования центральной частоты сложного сигнала второго порядка и его моделированиеФ рассматриваются особенности частотного дискриминирования ССВП, передаваемого в виде суммы двух АМОБП каждый и подавленной несущей частотой.
Разработан алгоритм, позволяющий проводить дискриминирование входного ССВП с подавленной несущей, имеющего различные энергетические спектры боковых полос. Особенностью предложенного алгоритма является то, что дополнительно введенные СжФ на приемной стороне в каждом из каналов предложенного ЧД выравнивает энергетические спектры боковых полос. В результате величина зависит от расстройки между опорной частотой и подавленной несущей.
Структурная схема предложенного алгоритма частотного дискриминирования изображена на рис. 5. Она отличается от структурной схемы, изображенной на рис. 1, введением амплитудных ограничителей, фильтров нижних частот (ФНЧ), дифференцирующих фильтров (ДФ) каналов B и D, сумматора Σ и сглаживающего ФНЧ.
Рис. 5. Структурная схема алгоритма частотного дискриминирования
центральной частоты ССВП
Результаты моделирования описываемого алгоритма показали, что линейность получаемой дискриминационной характеристики (ДХ) зависит в основном от параметров цифровых ФНЧаB и ФНЧаD, выделяющих основные гармоники полезного сигнала. Показано, что основное влияние на полезный сигнал, подаваемый на ДФ, оказывает третья гармоника. Это определяет высокие требования к полосе пропускания и крутизне спада АЧХ ФНЧаB и ФНЧаD, и, как следствие, к их порядкам, а также показано, что они должны быть максимально гладкими и равномерными в полосе пропускания каждого из них.
Показано, что порядок ДФ не оказывают значительного влияния на линейность ДХ, что позволило при моделировании использовать ДФ третьего порядка. Вид ДХ показан на рис.а6., где пунктиром изображена идеальная характеристика, сплошной линией - полученная в результате моделирования.
Рис. 6. Виды дискриминационных характеристик
Оценено, путем программного моделирования, влияние помеховых реализаций на искажение ДХ. Рассмотрены возможности снижения искажений ДХ за счет вычисления средних значений абсолютного отклонения управляющего напряжения от номинальной величины при нулевой расстройке F=0 и последующего вычитания этого значения из управляющего напряжения. Результаты моделирования показывают, что относительная погрешность отклонения полученной ДХ от лидеальной при ОСП дБ в рабочем диапазоне частот 9аград/отсчет не превышает, а при максимальной относительной расстройке F, соответствующий обрабатываемому частотному диапазону, равному 22,5аград/отсчет, не превышает. Приводятся выводы по полученным результатам.
В четвертой главе УОсобенности аппаратно-программной реализации алгоритма обработки одиночного сложного сигнала второго порядкаФ рассматривается моделирование исследуемого алгоритма обработки на основе разработанного аппаратно-программного комплекса. Рассмотрен и обоснован состав его отдельных частей. Показано, что в этом комплексе целесообразно реализовать в аппаратной части имитатор ССВП и использовать внешний генератор независимых канальных помех. Суммирование ССВП с помеховыми реализациями позволяет имитировать реализации, поступающие с выходов канальных фазовых детекторов реальных РПрУ. Сформированные сигналы поступают на программную часть комплекса, а именно - на входы звуковой карты персонального компьютера (ПК), в котором осуществляется обработка полученных отсчетов в соответствии с рассматриваемым алгоритмом на основе использования разработанных программ.
На рис. 7 изображена структурная схема разработанного аппаратно-программного комплекса, а на рис.а8 функциональная схема его аппаратной части. Дается описание их работы.
В силу ограничений, накладываемых используемым программным обеспечением, получаемые отсчеты обрабатываемых реализаций, которые подвергаются аналого-цифровому преобразованию в ПК, предварительно запоминаются в памяти. Аналоговые реализации, генерируемые стендом (фото слева) и записанные в ПК цифровые отсчеты входных реализаций (справа) при различных ОСП, изображены на рис.а9.
Рис.7. Структурная схема аппаратной части комплекса
Рис.8. Функциональная схема аппаратной части стенда
Рис. 9. Аналоговые реализации, генерируемые стендом (фото слева) и записанные в ПК цифровые отсчеты входных реализаций (справа)
Полученные отсчеты выводятся на экран ПК и затем переносятся в соответствующие места программы. Далее эти отсчеты обрабатываются в соответствии с описанным ранее алгоритмом. Результирующие отклики без компенсации (фото слева) и с компенсацией (справа) помеховых составляющих при ОСП на входе , и изображены на рис.а10.
Рис.а10. Отклики без компенсации (фото слева) и с компенсацией (справа) помеховых составляющих при ОСП на входе , и
Проведено сопоставление полученных результатов с использованием аппаратно-программного комплекса с теоретическими результатами и с результатами, представленными в главе 2. Сравнительный анализ полученных результатов путем программного моделирования алгоритма обработки (рис. 2, ) и результатов, полученных при аппаратно-программном моделировании (рис. 10, ) показывает высокий уровень совпадения полученных результатов.
Рис.а11. Зависимость ОСП на выходе от величины
На рис. 11 приведены зависимости, показывающие разницу между результатами, полученными в результате программного моделирования, и аппаратно-программного моделирования при значениях ОСП на входе и в зависимости от величины погрешности измерения уровня полезного сигнала в принимаемой реализации. Анализ зависимости, изображенной на рис.а11, показывает их отличие не более 2адБ.
Приводятся выводы по полученным результатам.
В заключении обобщаются основные научные и практические результаты, полученные в диссертационной работе.
В приложениях представлены описание работы аппаратной части аппаратно-программного комплекса, ксерокопии актов внедрения и ксерокопия справки о личном вкладе автора в работы, выполненные в соавторстве.
Основные результаты диссертации
1.аРазработана математическая модель и проведено программное моделирование алгоритма обработки ССВП без учета влияния внутренних параметров узлов радиосистемы. Полученные результаты показали работоспособность алгоритма в условиях воздействия независимых помеховых реализаций в диапазоне значений ОСП от до величины дБ.
2.аРазработаны математические модели алгоритмов обработки для моделирования радиосистем с ССВП, в которых учитывается влияние параметров узлов этих систем. Оценивалось влияние на эффективность компенсации помеховых реализации путем использования введенного критерия , в котором учитываются влияния длины разрядной сетки вычислителя, ширины полосы пропускания линейного тракта РПрУ, параметров АЦП и погрешности оценки уровня полезного ССВП в принимаемой реализации.
3.аРезультаты программного моделирования алгоритма обработки ССВП, показали, что величина компенсации помеховых реализаций зависит от величины Q и совпадает с полученными теоретическими результатами. При расширении полосы пропускания линейной части РПрУ до , величина подавления помеховых реализации зависит лишь от длины разрядной сетки вычислителя, осуществляющего операции преобразований Фурье. Потери, связанные с влиянием конечной разрядности АЦП, относительно случая применения АЦП с бесконечным числом разрядов, не превышает величины 3дБ. Погрешности отклонения измеренного значения уровня полезного сигнала в принимаемой реализации от в пределах 20%, приводят к потерям ОСП на выходе в пределах (2,5-3)адБ.
4.аРазработан алгоритм частотного дискриминирования ССВП с подавленной несущей за счет его свойств. Приведены результаты программного моделирования цифрового ЧД, которые показали правильность используемых теоретических положений. Определено влияние на линейность ДХ полосы пропускания, крутизны спада АЧХ канальных ФНЧ и определено влияние помеховых реализаций.
5.аРезультаты моделирования ЧД показали, что на начальном участке ДХ нелинейность менее 0,1% пределах относительной расстройке F 9аград/отсчет. На краях ДХ, равных 22,5 град/отсчет, нелинейность достигает величин (3,5-4)а%; относительная погрешность отклонения ДХ от лидеальной при ОСП дБ не превышает обрабатываемом частотном диапазоне.
6.аРазработанный аппаратно-программный комплекс моделирования ССВП показал, что в диапазоне ОСП на входе от +9,5адБ до 20адБ наблюдается отклонение от результатов программного моделирования не более 2дБ. Это связано с влиянием точности используемой элементной базы и измерительных приборов.
Список опубликованных работ по теме диссертации
- БейкоаС.А.,аЖурб.Н. Анализ свойств сложных сигналов второго порядка и характеристик согласованных с ними фильтров//ФРадиоэлектроника, электротехника и энергетикаФ. Тринадцатая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. 1Ц2 марта 2007. Тезисы докладов. :В 3-х т. - М.: Издательский дом МЭИ. 2007. Т.1. С. 5.
- итюк В.И., Бейко С.А., Журба А.Н. Повышение помехоустойчивости радиосистем, использующих сложные сигналы второго порядка//ФПроблемы современной аналоговой микросхемотехникиФ. Сборник материалов VI Международного научно-технического семинара. Часть 2. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС. 2007. С. 47-51.
- БейкоаС.А. Алгоритм повышения помехоустойчивости радиолокационных систем, использующие сложные сигналы второго порядка//IX Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов УТехническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управленияФ: Тезисы докладов. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ.2008. Т.1. С. 64.
- БейкоаС.А. Анализ оптимального и квазиоптимального алгоритмов обработки сложных сигналов второго порядка//IX Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов УТехническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управленияФ: Тезисы докладов. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. 2008. Т.1. С. 43.
- Бейко С.А., Литюк В.И., Литюк Л.В. Моделирование системы обработки одиночного радиолокационного сложного сигнала второго порядка//В кн. УТеоретические и практические аспекты цифровой обработки сигналов в информационно-телекоммуникационных системахФ. Монография. Под ред. В.И. Марчука. - Шахты: ГОУ ВПО ЮРГУЭС. 2009. С. 237-266.
- итюк Л.В., Литюк В.И., Бейко С.А. Об особенностях моделирования алгоритма обнаружения сложного сигнала второго порядка//Материалы Международной научно-технической и научно-методической интернет-конференции в режиме off-line УПроблемы современной системотехникиФ. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. 2009. С.а10-55.
- *аЛитюк Л.В., Литюк В.И., Бейко С.А. О слежении за частотой сигнала в информационных системах со сложными сигналами второго порядка//Известия высших учебных заведений России УРадиоэлектроникаФ. 2010. №2. С. 23-30.
- итюк Л.В., Литюк В.И., Бейко С.А. Слежение за частотой в системе передачи информации со сложными сигналами второго порядка//Вестник Государственного педагогического института. УФизико-математические и естественные наукиФ. - Таганрог: Изд. центр Таганрог. гос. пед. ин-та. 2010. №1. С. 206-212.
- Бейко С.А. Анализ влияния погрешности измерения амплитуды сложного сигнала второго порядка на помехоустойчивость алгоритма его обработки//X Всероссийская научная конференция УТехническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления (КРЭС-2010)Ф. Тезисы докладов. Т.а1. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2010. С. 29-30.
- Бейко С.А. Об особенностях моделирования алгоритма слежения за центральной частотой в радиосистеме со сложными сигналами второго порядка//VII Ежегодная научная конференция студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН. Тезисы докладов. - Ростов-на-Дону: Изд-во ЮН - РАН, 2011. 360 с. С.155-156.
- *аЛитюк Л.В., Литюк В.И., Бейко С.А. Обеспечение безопасности информационного обмена в мобильной системе радиосвязи//ФРадиотехникаФ. 2011. №7. С.а11-16.
- *аЛитюк Л.В., Литюк В.И., Бейко С.А. Особенности цифровой реализации частотного дискриминатора в информационной радиосистеме со сложными сигналами второго порядка//ФРадиотехникаФ. 2011. №9. С.а62-67.
* Работы в журналах из перечня ВАК
Подп. в печать ___.__.2012 г. Заказ №______ объем 1 печ. л. Тираж 100 экз.
Типография технологического института
Южного федерального университета в г. Таганроге
Пер. Некрасовский,44, г. Таганрог, Ростовская обл., ГСП-17А, 347928.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям