Введение к работе
_«_ .
вГ.ЯГ";ї
^-Ll' 'і Актуальность проблемы. В настоящее время в радиотехнических системах и системах связи широкое применение находят шумоподобные сложные сигналы и наметилась тенденция к применению при их формировании многозначного кодирования - путем использования нескольких значений фаэы, частоты или уровней амплитуд. Однако формирование и обработка многопоэиционных (многозначных) сигналов на двоичной элементной базе вызывает ряд трудностей, связанных с тем, что каждый отсчет обрабатываемого сигнала в этом случае представляется многоразрядным двоичным числом. Это приводит к существенному возрастанию объема оборудования, сшиюнюэ быстродействия устройств обработки информации, а такие в некоторых случаях и к уменьшению надежности.
В различных областях техники, таких как автоматика, телемеханика, измерительная и вычислительная техника находят применение многозначные элементы и структуры. Их использование позволяет существенно сократить объем оборудования, необходимого для обработки многозначных сигналов, и создавать устройства, обладающие рядом полезных свойств. Теория многозначных элементов и структур, созданных на их основе, достаточно широко развита как в нашей стране, так и за рубежом, и они находят практическое применение в ряде областей цифровой техники.
Целесообразность применения многозначных элементов и структур в цифровых устройствах обработки информации обусловлена тем, что количество устойчивых состояний таких элементов не зависит от сложности их схемы. Поэтому одной иэ перспективных областей применения многозначных элементов и структур может быть их использование в устройствах обработки сложных сигналов, в частности, в цифровых программируемых согласованных фильтрах.
Различные цифровые устройства, созданные на основе многоэнач-
- 4 -ных элементов, нашли свое применение при обработке многозначных сигналов в процессе исследования космического пространства и Мирового океана.
Таким образом, рассмотрение возможностей построения цифровых программируемых согласованных фильтров (ЦПСФ) на основе многозначных элементов и структур для обработки многопоеиционных сигналов и определение эффективных областей их применения является актуальной задачей.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование возможностей построения и разработка цифровых программируемых согласованных фильтров на многозначных элементах и структурах, предназначенных для обработки многозначных шумоподобньк сложных сигналов, в частности, в локальных вычислительных системах, что позволяет в ряде случаев улучшить такие характеристики ЦГОФ, как количество оборудования и надежность.
Поставленная цель достигается путем решения следующих основных 8адач, в ходе решения которых необходимо:
1. Осуществить сравнительный анализ существующих косвенных
алгоритмов вычисления функции корреляции и выбрать наиболее опти
мальные о точки зрения простоты их реализации на многозначных эле
ментах, так как работа ЩЮФ основана на вычислении функции авто-
-корреляции.
-
Разработать новые косвенные алгоритмы вычисления функции корреляции, обеспечивающие функционирование цифровых программируемых согласованных фильтров и разработать структуры фильтров, их реализующие.
-
Определить основные статистические характеристики предло-женнных алгоритмов.
-
Произвести экспериментальное исследование характеристик предложенных алгоритмов путем их машинного моделирования, а также их реализации в цифровой аппаратуре.
Методы исследований. В диссертационной работе для решения поставленных задач использованы методы математи-
- Б -ческого анализа, теории вероятностей, а также методы статистической радиотехники и многозначная логика. Производится моделирование работы ЦПСФ на ЕС ЭВМ.
Научная новизна результатов диссертационной работы состоит в следующем:
-
Предложено использовать сложные сигналы в устройствах обмена локальных вычислительных систем для повышения их помехозащищенности и скрытности передачи информации.
-
Предложено использовать косвенные методы вычисления функции корреляции, позволяющие оптимизировать многозначные структуры, предназначенные для применения в ЦПСФ.
-
Разработаны новые алгоритмы обработки многозначных сложных сигналов. Показано, что на их основе может быть построен класс алгоритмов обработки сложных сигналов, определяемых четными тригонометрическими функциями.
-
Выявлена зависимость между основными параметрами многоуровневого сложного сигнала, полученного на основе многозначной «-последовательности, - максимальным боковым пиком автокорреляционной функции, длиной выборки и числом градаций сигнала, обрабатываемого с помощью модифицированного модульного и разностно-модульного алгоритмов.
-
Показано, что надежность многозначных ЦПСФ, обрабатывающих ' ' многоуровневые сложные сигналы, может быть на 10 - 15 X выше, чем при реализации таких фильтров на двоичной элементной базе.
-
Разработаны структуры многозначных ЦПСФ, обеспечивающих высокое быстродействие и надежность. Полученные решения являются нові ми и защищены авторским свидетельством.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
1. Показана возможность эффективной аппаратурной реализации ЦПСФ на многозначных элементах и структурах, обладающих . высокими техническими характеристиками.
. Разработаны конкретные схемы ЦПСФ, реализованных на многозначных элем-нтах и структурах, определены их характеристики и
14,1.
- 6 -покаваны их преимущгства по сравнению с ЩЮФ, реализованными на двоичной элементной базе.
3. Разработана принципиальная схема ЩЮФ, реализующего модифицированный модульный алгоритм, на микросхемах серии 155.
Внедрение результатов работы. Основные результаты работы были реализованы в НПО "Агат" в ходе проведения хоздоговорных работ, вьшолненных в научно-исследовательской части ШТСИ. Внедрение результатов диссертационной работы подтверждается соответствующими актами.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной конференции "Повышение эффективности средств обработки информации на базе математического и машинного моделирования" (Тамбов, 1989 г.), научно-технической конференции "Цифровая обработка сигналов в системах свяэи и управления" (Суздаль, 1989 г.), научно-технической конференции "Развитие и внедрение новой техники радиоприемных устройств и обработки сигналов" (Горький, 1989 г.), XLIV Всесоюзной научной сессии, посвящгнной Дню радио (Иосква, 1989 Г.), Всесоюзной научно-технической конференции "Информационные методы повышения эффективности и помехоустойчивости радиосистем и систем связи" (Ташкент, 1990г.), научной конференции "Опыт разработки и внедрения цифровых и анало-говых фильтров и корректоров в системах сеяэи" ;Севастополь, 1990 г.), научной конференции "Статистический синтез и с.^алиг информационных систем" (Севастополь, 1991 г.), науч.-ю-техннчм.ком семинаре "Передача и обработка данных в системах управления и сетях ЭВМ" (Киев, 1991 г.), научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава сотрудников и аспирантов Московского института свяви 1989-1991 годов.
Основные положения, выносимые на зашиту.
-
Использование многозначных шумоподобных сложных сигналов в локальных вычислительных системах.
-
Использование косвенных алгоритмов определения функции корреляции.
-
Использование при реализации ЦПСФ разработанных косвенны/
-7--алгоритмов вычисления функции корреляции.
4. Предложенные структуры ЩЮФ на многозначных элементах.
6. Аналитическая зависимость, определяющая связь между основными параметрами многоуровневого сложного сигнала - максимальным боковым пиком автокорреляционной функции, длиной выборки и числом градаций сигнала, обрабатываемого о помощью рааностно-модульного и модифицированного модульного алгоритмов.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе получено одно авторское свидетельство об изобретении. Результаты исследований отражены в ряде научно-исследовательских отчетов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и двух приложений. Работа иэлояена на 85 страницах машинописного текста, содержит 34 страницы "рисунков и таблиц, список литературы включает 83 наименования.
