Содержание к диссертации
Введение
1. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ И УСТРОЙСТВ АДАПТИВНОЙ КОРРЕКЦИИ СИГНАЛА В СИСТЕМАХ ПЕРЕДАЧИ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ 23
I.I. Синтез алгоритмов и устройств адаптивной коррекции сигнала на основе теории оптимальной нелинейной фильтрации марковских последовательностей 23
1.2.Синтез алгоритмов оптимальной нелинейной фильтрации информационных параметров
сигнала 34
1.3.Синтез квазиоптимальных устройств адаптивной коррекции сигнала 39
1.4.Синтез квазиоптимальных линейных стационарных устройств адаптивной коррекции сигнала 52
1.5.Краткие выводы 54
2. АНАЛИЗ СТАЦИОНАРНЫХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АЛГОРИТМОВ АДАПТАЦИИ TPAHСBEPСАЛЬНЫХ ФИЛЬТРОВ И АЛГОРИТМОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ 56
2.1 .Анализ стационарных и динамических характеристик алгоритмов адаптации трансверсальных фильтров 56
2.2.Анализ стационарных характеристик псевдоградиентного алгоритма адаптации при парциальном кодировании передаваемой цифровой информации 97
2.3.Исследование стационарных и динамических характеристик алгоритмов идентификации 104
2.4.Краткие выводы НО
3. РАЗРАБОТКА И АНАЖЗ ПОМЕХОУСТОЙЧИВЫХ АЛГОРИТМОВ АДАПТАЦИИ ТРАНСВЕРСАЛЪНЫХ ФИЛЬТРОВ. 113
3.1.Постановка задачи
3.2. Разработка и анализ алгоритмов адаптации при автокорреляционном приеме сигналов ОФМ
3.3.Устройство адаптивной коррекции сигнала и алгоритм адаптации с расширенной
областью сходимости 133
3.4.Краткие выводы 137
4. ИССЛЕДОВАНИЕ И АНАЖЗ НЕЖНЕЙНЫХ МЕТОДОВ КОРРЕКЦИИ МЕЖСИМВОЛЬНЫХ ИСКАЖЕНИЙ СИГНАЛОВ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ 138
4.1.Постановка задачи 138
4.2. Нелинейный приемник сигналов с парциальным кодированием 138
4.3.Анализ помехоустойчивости корректора с прямой связью по решению 143
4.4.Краткие выводы 148
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 149
ПРИЛОЖЕНИЕ 156
ЖТЕРАТУРА 172
- Синтез алгоритмов и устройств адаптивной коррекции сигнала на основе теории оптимальной нелинейной фильтрации марковских последовательностей
- .Анализ стационарных и динамических характеристик алгоритмов адаптации трансверсальных фильтров
- Разработка и анализ алгоритмов адаптации при автокорреляционном приеме сигналов ОФМ
- Нелинейный приемник сигналов с парциальным кодированием
Синтез алгоритмов и устройств адаптивной коррекции сигнала на основе теории оптимальной нелинейной фильтрации марковских последовательностей
Как отмечалось в подразделе "Состояние вопроса", прием символов ЦИ (информационных параметров) производится в условиях воздействия МСИ (сопутствующих параметров), в общем случае, неизвестных на приеме и требующих оценки.
Непрерывный линейный дисперсионный канал связи, предоставляемый для передачи ЦИ,можно отобразить линейным (возможно нестационарным) полосовым фильтром. Сигнал на выходе такого канала полностью задается выражением комплексной огибающей, если частота несущего колебания передаваемого сигнала расположена выше полосы спектра модулирующего сигнала [25] .
Как показано, например, в [27, Зі] , любой оптимальный приемник сигналов ЦИ состоит из каскадного соединения согласованного "обеляющего" фильтра (СФ), отсчетного ключа (частота взятия отсчета равна частоте следования символов ЦИ) и соответственно устройства (линейного или нелинейного) адаптивной коррекции сигнала. СФ не вносит информационных потерь при обработке принимаемого сигнала и осуществляет формирование достаточных статистик для оценки исходной последовательности ИП. Составной и важнейшей частью СФ является синхронный демодулятор. Вопросы построения систем синхронизации демодуляторов, а также систем синхронизации тактового колебания не являются предметом диссертационной работы. Поэтому в дальнейшем будем предполагать, что системы синхронизации работают идеально. Исключение составят лишь те случаи, когда возникает необходимость оценить потери помехоустойчивости УПС от сдвига и дрожания фазы несущего колебания.
.Анализ стационарных и динамических характеристик алгоритмов адаптации трансверсальных фильтров
Несмотря на то, что псевдоградиентный алгоритм (2.2) известен давно, содержательные результаты по анализу его статистических характеристик в переходном режиме были получены только в [68J и, в некоторой мере, в [67] . Наличие задержки и в оценке градиента приводит к уменьшению области сходимости алгоритма (2.2) [85j . Однако границы области сходимости, полученные в [85 J , для алгоритма (2.2) при наличии задержки и не отражают их важной зависимости от числа отводов ТФ. Актуальность рассматриваемой задачи подтверждает тот факт, что адаптивный ТФ находит применение в нелинейных приемниках Щ в качестве предварительного корректора (префильтра) [51, 52] .
С другой стороны, практически во всех работах по анализу характеристик алгоритма (2.2), как впрочем и других алгоритмов, предполагается, что гош достаточно мала и эффект ошибочной регистрации символов Щ можно не учитывать. Однако при высокоскоростной передаче ЦИ МОИ принимаемого сигнала настолько велики, что даже при выполнении условий сходимости алгоритм (2.2) может не сходиться. Отметим также, что важным аспектом практического применения алгоритма адаптации (2.2) были и остаются условия сходимости и стационарные характеристики его знаковых модификаций. Наиболее интересные результаты в этом плане были получены для одномерных сигналов в [?3] .
Для пояснения постановки задачи на рис. 2.1 приведена функциональная схема УАКС, реализованного в виде адаптивного ТФ. Устройство, реализующее алгоритм адаптации, обозначено на рисунке УАА. В качестве решающей схемы может быть использовано устройство, реализующее алгоритм (2.4) и обозначенное на рисунке PC либо, например, процессор алгоритма Витерби.
Задачей настоящего раздела является исследование и анализ стационарных и динамических характеристик псевдоградиентного алгоритма адаптации и его знаковых модификаций для корректора МСИ, реализованного в виде ТФ, с целью оптимизации параметров такого УАКС. Также будут решаться задачи определения условий устойчивости этого алгоритма при конечной задержке и в определении оценки градиента.
Разработка и анализ алгоритмов адаптации при автокорреляционном приеме сигналов ОФМ
В подавляющем большинстве случаев в приемниках существующих и разрабатываемых УПС используют когерентные методы приема и соответствующие им алгоритмы адаптации ТФ вида (2.2), (2.23), (2.24) [78, 80, 81, 82] . В то же время, наличие в реальных каналах связи таких видов помех как скачки и дрожание фазы несущего колебания требует применения методов обработки принимаемого сигнала, которые были бы инвариантны (хотя бы частично) к изменениям фазы несущего колебания. Поэтому при среднескорост-ной передаче Щ по каналу ТЧ (2400 и 4800 бит/с) предложено использовать автокорреляционный метод приема сигналов ОФМ
[3, 80 ] . Для коррекции МСИ в работе [iIOjпредложено использовать цифровой фильтр, включенный на выходе автокорреляционного демодулятора. Однако частота дискретизации сигнала на входе этого фильтра достаточно велика (порядка І/96Т). Такого недостатка лишен приемник сигналов ОФМ с ТФ, включенный на входе автокорреляционного демодулятора [80, 81] . Настройка весовых коэффициентов ТФ осуществляется так, чтобы минимизировать GK0 на выходе самого ТФ [80J . В работе [III] предложен алгоритм адаптации, допускающий настройку ТФ без знания фазы несущего колебания.
Однако такие алгоритмы адаптации, в общем случае_,не минимизируют СК0 или какой-нибудь другой критерий качества на выходе автокорреляционного демодулятора, а сигналы настройки весовых коэффициентов ТФ алгоритма [80 ] существенно зависят от дрожания фазы несущего колебания, что приводит к снижению помехоустойчивости приема Щ в целом.
Известно, что помехоустойчивость автокорреляционного приема сигналов ОФМ по отношению к аддитивному флуктуационному шуму на 2...3 дБ меньше чем при когерентном приеме. Поэтому, прежде чем перейти к разработке и анализу помехоустойчивого алгоритма адаптации ТФ при автокорреляционном приеме сигналов ОФМ приведем сравнительный анализ влияния МСИ на помехоустойчивость приема ЦИ при автокорреляционном приеме сигналов ОФМ и когерентном методе приема сигналов с различными видами модуляции.
Нелинейный приемник сигналов с парциальным кодированием
Как отмечалось в подразделах 1.2.2 и 2.2 часто возникает необходимость в применении сигналов с парциальным кодированием, при котором передаваемые символы / О- і формируется из исходной последовательности ЦИ (АИ/у по правилу (І.2І). Межсимвольные искажения принимаемого сигнала, вызванные неравномерностью АЧХ и ГВП канала связи могут быть скорректированы ТФ, предельные возможности которого исследованы в подразделе 2.2. Однако, за счет увеличения количества градаций сигнального созвездия при поэлементном приеме потери в помехоустойчивости составят 3 дБ [89] . Одним из способов, позволяющих восстановить эти потери, является декодирование по алгоритму Витерби [89] . Поэтому в этом подразделе рассмотрим вопросы синтеза структуры оптимального нелинейного приемника сигналов с парциальным кодированием NK порядка, использующего алгоритм Витерби [lI7] .
Для этого рассмотрим рекуррентное уравнение (1.23). Учтем, что элементы переходной матрицы 71 равны между собой. Следовательно, третье слагаемое в (1.23) может быть опущено, а метрика эг вычисляется только для ребер, имеющих ненулевое значение.
Похожие диссертации на Разработка, исследование, оптимизация адаптивных корректоров межсимвольных искажений устройств преобразования сигнала для проводных систем передачи
