Введение к работе
Актуальность темы- Совєрвенствовшзіе и развитие сети связи Украины требует разработки новых вцссгозффєктіяз-ннх методов передачи информации, а также повышения энергетической и частотной эффективности существующих систем передачи информации (СПИ). Новые метода долзаш обеспечивать повышеннуи частотнуп эффективность в реальных каналах связи, иметь высокую гнергетпчес-кую эффективность при действии различного ряда помех, и з то з>:е время обеспечивать возмогшость простой и экономически оправданной аппаратурной реализации устройств формирования и обработки сигналов. . В системах с ограниченным энергетическим ресурсом с целью повышения коэффициента полезного действия передатчиков іпироко используются усилители мощности, работающие в нелинейном режиме. При этом сигнал, подаваемый на вход передатчика, доляен быть с постоянной огибающей, а передаваемая информация заключена в мгновенных значениях частоты и фазы передаваемого сигнала.
. Для достижения потенциальной помехоустойчивости сигналов с фазовой модуляцией, необходимо осуществлять когерентный прием в целом по максимуму правдоподобия. В ряде случаев когерентный прием нежелателен, поскольку- система синхронизации несущей тлеет конечное время вхоздения. в синхронизм, а при работе в пакетных сетях это время ' должно быть сведено к минимуму. Уменьшая время вхождения в синхронизм, приходится увеличивать полосу пропускания фильтра петли системи синхронизации, что приводит к ухудшению помехоустойчивости. В канале с замираниями при когерентном приеме вероятность ошибки, обусловленная системой восстановления несущей растет. Система восстановления несущей часто выходит из состояния синхронизма, что фактически равносильно обрыву связи. Поэтому целесообразно осуществлять иекогорентанЯ прием фззомгіктяулпраЬ&І.Т/і
сигнлов, и в частности, автокорреляционный прием (дифференциальное детектирование). Однако, применение автокорреляционного при-ема снижает помехоустойчивость приблизительно на 3 дБ. Поэтому для компенсации энергетических потерь из-за перехода от когерентного приема к некогерэнтаому целесообразно использовать помехоустойчивое кодирование. ,
В последнее время актуальным стал вопрос совместного рассмотрения процессов модуляции и кодирования, как единого процесс* преобразования сообщения в сигнал. Это дает возможность синтезировать наилучшие сигналыга-кодовые конструкции <СКК) и оптимизировать параметри СПИ в целом. Наибольший интерес представляю] сигнально-кодовые конструкции с внутренними ЧМ сигналами с непрерывной фазой (ЧМ-КФ) и внешними сверточшш кодами (СК).
Вопросы помехоустойчивого кодирования в каналах с сигналам! ЧМ-йБ в настоящее врзмя изучены недостаточно, несмотря на то, чтс отдельно ЧМ-НФ сигналы изучается достаточно'интенсивно.
Целью диссертационной работа является исследование методої повиаешія эффективности сверточного кодирования в каналах в ЧМЧЕ сигналами при некогерептіюм приеме и декодировании по максимумі правдоподобия результирующих сигналыгокодовых конструкций.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работ< решаются следующие задачи:' '. , .;_ .
-
Разработка алгебраической-модели ЧМ-НФ сигналов при'автокорреляционным приеме. . . .,
-
Разработка метода- эквивалентных' преобразований .моделе! ЧМ-НФ модемов. .-'--....''. :
-
Исследование фазових диаграмм ЧМ-НФ сигналов при автокор-
реЛЯШЮЯНОМ Приеме. ;*-
4. Расчет и анализ минимального расстояния Евклида ЧМ-Н
сигвалов на выходе 'автокорреляционного демодулятора как функция от индекса модуляция для различных длив прослеживания декодера максимального правдоподобия. Расчет и анализ верхней границы ми-нимального расстояния Евклида.
-
Исследование зависимости вероятности ошибки на выходе декодера максимального правдоподобия qt отношения сигнал/шум на входе ввтокорр&ляционвого демодулятора.
-
Построение новых помехоустойчивых кодов на основе известг них сверточяых кодов для слгнально-кодовнх конструкций с ЧМ-НФ сигналами»* :
. . 7; Расчет и анализ минимального расстояния Евклида для сиг-
вальио-жрдовых конструкций на основа ЧМ-Щ сигналов и внешних.
сверточнмх кодов при автокорреляционном приеме как функции от'ин
декса модуляции для различных длин прослеживания декодера макои- ч
мального тпзавдоподобия. Расчет и анализ верхней границы минималь
ного расстояния Евклида. ' '
' 8.'Исследование зависимости вероятности ошибки на выходе де- . кодера максимального правдоподобия от' отношения сигнал/шум на входе автокорреляцйрнного демодулятора при использовании сигналь- ' но-кодовых конструкций.
9. Исследование энергетической и частотной ' эффективности сигналов ЧМ-НФ и новых сигнально-кодовых конструкций при автокорреляционном приеме.
Методы исследований. В работе использованы методы теории передачи сигналов, теории помехоустойчивого кодирования, теории автоматов, теории матриц. Наряду с теоретическая! . методами широко применялась ЭВМ с для расчетов характеристик новых сигнально-кодовых конструкций.
Научная новизна. В диссертационной работе по-
- б -
лучены следующие научные результаты:
-
Разработана алгебраическая модель для описания спгнало: ЧМ-НФ при автокорреляционном приеме, которая дает возмозаост: представлять тракт "модулятор сигналов ЧМ-НФ - автокорреляцпо:шы; демодулятор" в виде конечного автомата при произвольных парамет pax ЧМ-НФ сигнала.
-
Разработан алгоритм получения общей форш передаточно функции кодера в матричном виде, которая дает возможность преоб разовать одиновходовый автомат в многовходовнй для построения эк Еивалентноцл схемы кодека-модзма. Y.
-
Разработана методика построения новых- помехоустойчивы кодов, на базе известных сверточках кодов,которые предназначен для автокорреляционного приема и обработки декодером' Витерби.
-
Получены новые сверточше кода, с различными скоростями максимизирующие свободное расстояние в сигнальном пространстве их основные характеристики. *
Практическая^ ценность. На основе голу
чекшх результатов разработаны ноше 'помехоустойчивые коды до
каналов с ЧМ-НФ модуляцией. Полученные сигнально-кодовые кое
струкцяи могут . быть непосредственно использованы для повышен?
энергетической и частотной " эффективности СПИ с ЧМ-НФ сигналаїї
и некогерентным приемом. '.
Апробация работы. Основные результата диссеї тационной работы докладывались на 46 и 47-й научно-техничесю конференциях профессорско-преподавательского состава и научш сотрудников института (Одесса,1991-19S3 г), на научных семинар; кафедры ТЭС Государственной академии связи Украины."
Публикации. По, теме диссертациошюй работы опубл ковано 3 работы.
Структура и объем работы. Диссертацноная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Работа содержит- 162 с, в том числе *№ с. текста, 33 с. рисунков, 13 о. приложений, библиографии кз 96 наименований на 10 с.
Основное п о л о г: е н и я, выносимые на защиту.
-
Алгебраическое описание сигналов Ч!.!-К3 с автокорреляционным приемом, которое дает возможность представлять тракт "модулятор сигналов ЧМ-КФ - СЕїсксрреляцнсшчіЯ демодулятор" в виде кепочного 'автомата при любой длине фазового отклика и времени задеркки в автокорреляцисшюм демодуляторе.
-
Алгоритм преобразования общей форта передаточной функции кодулятора ЧМ-Ш сигнала в матричном' виде, позеоляхещй преобразовать одиновходовую схему в многовходовую, что необходимо для построения соответствующих эквивалентных схем кодера-модулятора.
-
Методика построения нових помехоустойчивых кодов, которые предназначены для автокорреляционного приема и обрзботки декодером Витерби.
-
Новые сверточтше коду, для каналов с ЧМ-НФ сигнзлз:.г.і и автокорреляционным-приемом, максимизирующие свободное раесглнне з сигнальном пространстве и in основные характеристики.
-
Результаты расчета и анализ графіків миткальных расстояний Евклида для ЧМ-НФ сигналов без кодирования при автокорреляционном приеме, как функции от индекса модуляции для различной глубины прослеживания декодером.
-
Результаты расчета и анализ грзфиков минимальных расстояний Евклида для новых сигнально-кодошх конструкций при автокорреляционном приеме, как функции от индекса модуляцій для различной глубины прослеживания декодером.
