Введение к работе
Актуальность проблемы. В современных системах связи и управления широкое распространение находят сложные сигналы, получаемые путем модуляции передаваемого сигнала по одному (или нескольким) неинформационным параметрам псевдослучайной последовательностью (ІЇСП). Широкое распространение таких сигналов обусловлено целым рядом полезных эффектов от их использования, связанных с . помехоустойчивостью,. скрытностью связи, электромагнитной совместимостью и т. д. Реализация этих преимуществ возможна при использовании квазикогерентных приемников, в состав которых обязательно входит устройство синхронизации (УС), отслеживающее изменения фазы несущей и задержки сигнала. При этом качество работы УС во многом определяет помехоустойчивость приема сложных сигналов. Другой характерной особенностью приема сложных сигналов является возможность появления частотных искажений принимаемого сигнала, что связано прежде всего со стремлением обеспечить электромагнитную совместимость с другими, относительно узкополосными системами, либо с необходимоепдо противодействия преднамеренным сосредоточенным но спектру помехам. Обе эти задачи решаются с помощью частотноселективных средств защиты (СЗ) от узконолосных помех. Ослабляя действие помех, СЗ вместе с тем вызывают изменение спектра сигнала, и, следовательно, его корреляционных свойств, определяющих характеристики приема. Имеются также сведения о возможности проявления частотно-селективных свойств каналов связи.
Основные качественные характеристики стационарного режима приемника сложного сигнала зависят от точностных характеристик УС (помехоустойчивость приема) или определяются этими характеристиками (вероятность обрыва связи из-за нарушения режима синхронизма). Вопросам анализа точностных характеристик и синтеза УС посвящено большое количество литературы. Однако имеющиеся результаты анализа статистических характеристик УС относятся главным образом к однокольцевым структурам - схемам слежения за задержкой (ССЗ) или кольцам фазовой автонодстройки частоты (ФАПЧ), что не даст возможности использовать их для анализа характеристик УС в условиях
ZZ/
действия частотных искажений, когда входящие в состав УС кольца ССЗ и ФАПЧ могут становиться зависимыми. Имеющиеся результаты синтеза оптимальных УС также не учитывают возможности появления частотных искажений. Большое количество работ, так или иначе касающихся влияния частотных искажений на характеристики приемных устройств (в том числе УС) и методов снижения этого влияния, посвящены почти исключительно анализу ССЗ, что также подразумевает независимость колец ССЗ и ФАПЧ, и, следовательно, этих результатов может оказаться недостаточно для анализа характеристик УС в условиях наличия частотных искажений. Таким образом, хотя вопросы анализа и разработки УС сложных сигналов в условиях наличия частотных искажений привлекают большое внимание исследователей на протяжении ряда лет, их нельзя считать рассморешшми достаточно полно. В связи с этим актуальной является задача исследования и разработки устройств синхронизации с/южных сигналов (в частности, ФМШПС), предназначенных для работы в условиях наличия частотных искажений принимаемого сигнала.
Цели я задачи работы. Целью данной работы является выявление механизмов влияния частотных искажений на характеристики устройств синхронизации и нахождение способов определения этих характеристик в указанных условиях, что позволило бы проводить инженерное проектирование и анализ устройств синхронизации, предназначенных для работы при наличии частотных искажений.
В соответствии с поставленной целью в диссертации рассматриваются следующие задачи:
- определение математических моделей рассматриваемых УС,
позволяющих провести анализ их точностных характеристик в указанных
условиях наличия частотных искажений и шумов;
- анализ влияния частотных искажений на корреляционные сьойства
сигнала и характеристики дискриминаторов УС, учитывающий
возможность применения методов снижения этого влияния;
- расчет точностных характеристик стационарного режима УС,
образованных взаимосвязанными кольцами ФАПЧ и ССЗ;
анализ и расчет помехоустойчивости приема при наличии частотных искажений как критерия качества точностных характеристик стационарного режима УС;
экспериментальная проверка полученных результатов.
Методы исследования. Точностные характеристики УС получены с помощью методов теории маркопских случайных процессов. Выражения для корреляционных характеристик сигнала и характеристик дискриминаторов УС получены с помощью методов теории стационарных случайных процессов. При расчетах использованы методы линейной алгебры и численного интегрирования. При экспериментальных исследованиях использованы методы статистической обработки результатов измерений. .
Научная новизна работы заключается в следующем:
проведен анализ влияния частотных искажений на статистические характеристики выходного сигнала коррелятора, учитывающий возможность внесения корректирующих частотных искажений в опорный сигнал;
получены выражения для дискриминационных, флуктуационпых и взаимных флуктуационных характеристик дискриминаторов, входящих в состав двухпетлевых УС, причем использован единый подход, состоящий в выражении характеристик дискриминаторов через статистические характеристики выходного сигнала коррелятора;
проведен расчет точностных характеристик двухпетлевых УС при наличии частотных искажений и возможности внесения корректирующих частотных искажений опорных сигналов;
- получены выражения для условной (зависящей от ошибок
синхронизации) и безусловной (при известном двумерном распределении
ошибок синхронизации) вероятности ошибки квазнкогерентного приема
ФМШПС и проведены соответствующие расчеты.
Основные положения, выносимые на защиту:
метод нахождения характеристик дискриминаторов УС ФМШПС при наличии частотных искажений принимаемого сигнала и возможности внесения корректирующих частотных искажений в опорные сигналы;
результаты расчета линеаризованных характеристик временных и фазового дискриминаторов при действии частотных искажений и возможности внесения корректирующих искажений опорного сигнала;
- результаты расчета точностных характеристик стационарного
режима двухпетлевых УС в указанных условиях;
выражения для характеристик помехоустойчивости
квазикогерентного приема ФМШПС при наличии частотных искажений принимаемого сигнала и возможности внесения корректирующих
частотных искажений в опорные сигналы, а также соответствующие результаты расчетов.
Практическая ценность результатов работы:
получен)»! выражения для характеристик дискриминаторов и помехоустойчивости приема в указанных условиях;
приводимые результаты расчетов позволяют оценивать степень подверженности характеристик УС воздействию частотных искажений, эффективность использования корректирующих частотных искажений, а также определять помехоустойчивость приема в указанных условиях.
разработан набор прикладных программ, позволяющих проводить : анализ характеристик дискриминаторов, используемых в УС ФМШПС| находить точностные характеристики стационарного режима УС при наличии частотных искажений принимаемого сигнала н корректирующих '* частотных искажений, а также помехоустойчивость квазикогерентного приема в указанных условиях.
Личное участие. Все основные результаты, изложенные в диссертационной работе, получены автором лично.
Ашіробация результатов работы. Основные результаты работы обсуждались и получили положительную оценку на следующих научно-технических конференциях и семинарах:
всесоюзном семинаре "Синхронизация в широкополосных системах связи" г.Минскс 9-11 апреля 1991 года;
научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МИС в 1991 и 1992 годах;
XLVII1 научной сессии РНТОРЭС им. А.С. Попова, посвященной дню Радио в 1993 году;
научно-технической конференции "Повышение качества и эффективности устройств синхронизации в системах связи" 25-27 мая 1993 г. в г. Ярославле.
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ.
Об"ьем и структура работы.
Диссертационная работа изложена на 146 страницах машинописного текста, иллюстрироканного рисунками, и состоит из введения, пяти глав основного текста, заключения, приложений и списка литературы, включающего 50 наименований.
12/
