Введение к работе
Актуальность. В последние годы усилия разработчиков радиотехнических устройств и систем направлены на решение проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств (РЭС). Это связано с постоянным ростом числа РЭС, их территориальной концентрацией, повышением мощности источников и расширением спектра излучаемых сигналов. В 'условиях действия сторонних РЭС радиоприемные устройства подвергаются воздействию интенсивных непреднамеренных помех, что приводит к нарушению нормального функционирования приемной аппаратуры. В связи с этим защита РЭС от помех представляет одну из важных задач теории и техники радиоприема.
Развитие техники широкополосных радиосистем, использующих шу-моподобные сигналы (ШПС) потребовало решения проблем, связанных с подавлением интенсивных полосовых помех в трактах приема ШПС. Полоса пропускания широкополосного тракта оказывается, как правило, значительно шире полосы спектра помехи, представляющей сигнал от стороннего излучателя. Наиболее вероятной помехой для приемника ШПС является .частотно-модулированный сигнал, смешанный с узкополосным гауссовским шумом. Такая помеха существенно отличается от гауссовс-кого процесса, плотность распределения вероятности мгновенных значений является бимодальной. Отсутствие конструктивных способов полного статистического описания полосовых бимодальных помех не позволяет использовать хорошо изученные методики синтеза оптимальных устройств обнаружения, различения и оценки параметров сигналов.
В связи с указанным разработка адекватных моделей бимодальных полосовых помех с полным статистическим описанием и на этой основе оптимальных алгоритмов обработки сигналов представляет актуальную проблему, решение которой позволит повысить помехоустойчивость радиотехнических систем, эффективность их функционирования.
Актуальность темы подтверждается также связью диссертационной работы с научными исследованиями, проводимыми на кафедре радиотехнических устройств БГУИР в течение 1993-1996Г.г. по госбюджетным НИР.
Цель работы - структурный синтез и анализ помехоустойчивости оптимальных устройств обработки сигналов в каналах с аддитивными и мультипликативными негауссовскими помехами.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи.
-
Разработать модели аддитивных полосовых бимодальных помех, допускающих полное описание функционал' ш ПРВ.
-
Разработать оптимальные и квазиоптимальные алгоритмы обнаружения, различения и оценки параметров детерминированных сигналов и сигналов со случайной начальной фазой для каналов с интенсивными бимодальными полосовыми помехами.
-
Определить структуру и помехоустойчивость квазиоптимальных устройств обработки шумоподобных фазоманипулированных сигналов для негауссовских каналов с замираниями.
-
Исследовать характеристики амплитудно-частотных подавителей бимодальных полосовых помех и их влияние на качество приема шумоподобных сигналов.
Научная новизна полученных результатов. Впервые предложены модели полосовых негауссовских (бимодальных) помех, представляемых функционалами ПРВ. На этой основе получены алгоритмы оптимального обнаружения, различения и оценки параметров сигналов.
В отличие от структур, известных для белого гауссовского шума, оптимальный приемник включает безынерционный нелинейный преобразователь и обеляющий фильтр, которые обеспечивают повышение помехоустойчивости приема сигналов на фоне интенсивных полосовых бимодальных помех/
Развита методика и синтезированы структурные схемы квазикогерентного и некогерентного приема шумоподобных фазоманипулированных сигналов для негауссовских каналов с замираниями и показана возможность существенного повышения помехоустойчивости систем ШПС за счет амплитудно-частотного подавления негауссовских помех.
Практическая значимость работы заключается в предложенных алгоритмах и устройствах обработки шумоподобных сигналов с подавителями помех, которые могут быть использованы при построении радиолиний с повышенными помехоустойчивостью и скрытностью. Методики синтеза оптимальных приемных устройств могут быть рекомендованы для включения в соответствующие дисциплины учебных планов вузов радиотехнического профиля.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Математическая модель аддитивной полосовой помехи, описываемая негауссовским функционалом ПРВ и позволяющая формировать поме-ховыи процесс с заданными корреляционной функцией и одномерной бимодальной ПРВ.
-
Алгоритмы построения и помехоустойчивость устройств различения И оценки параметров детерминированных сигналов и сигналов со случайной »:<'ильной фазой для каналов приема с аддитивными полосовыми бимодальными помехами.
-
Структурные схемы и характеристики устройств квазикогерентного и некогерентного приема шумоподобных ФМ сигналов для негаус-совских каналов С рэлеевскими и обобщенными рэлеевскими замираниями
-
Структурные схемы и характеристики эффективности амплитудно-частотных адаптивных подавителей интенсивных бимодальных помех, обеспечивающие повышение запаса помехоустойчивости широкополосных систем с ШПС.
Личный вклад автора в работы, опубликованные с соавторстве, заключается в разработке модели бимодальной помехи, методики синтеза и алгоритмов различения сигналов, следящего некогерентного оценивания частоты и фазы ШПС, некогерентных устройств синхронизации ШПС для каналов с замираниями, в предложенных адаптивных устройствах амплитудно-частотного подавления и оценки эффективности.
Реализация и внедрение результатов работы. Результаты работы были использованы при проектировании и создании макета приемопередающего устройства для широкополосной системы связи. Предложенные методики синтеза и конкретные примеры использованы в учебном процессе БГУИР по' специальности "Радиотехника":
„ Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международной конференции "100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники" (Москва. 1995), 3-й международной конференции "Распознавание образов и обработка информации" (Минск. 1995). международной конференции "Современные средства связи" (Нарочь, 1995), НТК "Современные проблемы радиотехники, электроники и связи" (Минск, 1995).
Публикации., Материалы диссертации изложены в 9 печатных работах, включая 4 раздела в учебном пособии, тезисы докладов на международных конференциях (4). статью.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка.использованных источников. Общий объем работы составляет 126 страниц, в том числе 43 рисунка на 33 страницах и список использованных источников, включающих 71 наименование на 6 страницах, приложение.
