Помехоустойчивость инвариантной системы приема радиосигналов при воздействии переходных процессов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

■

РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ

УДК 681.393.3 Е. И. АЛГАЗИН

В. Б. МАЛИНКИН А. В. МАЛИНКИН

Новосибирский государственный технический университет Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики, г. Новосибирск

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ИНВАРИАНТНОЙ СИСТЕМЫ ПРИЕМА РАДИОСИГНАЛОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ_________________________________

Оценена помехоустойчивость инвариантной системы передачи информации, основанной на использовании колоколообразной огибающей с высокочастотным заполнением. При этом учтено воздействие переходных процессов канала связи, полосовых фильтров и фильтров нижних частот. Приведено аналитическое выражение оценки инварианта при воздействии мультипликативной и аддитивной помехи.

Ключевые слова: инвариант, переходный процесс, АМ-модуляция, вероятность ошибки, помехоустойчивость.

1. Введение

В [1—3] исследовалось поведение инвариантных систем при воздействии мультипликативной и аддитивной помехи. В этих работах использовалась бесконечно большая полоса пропускания канала связи и не учитывались влияния различных фильтров. Одна-

ко следует заметить, что любая система имеет входные полосовые фильтры и фильтры нижних частот.

Данная статья посвящена исследованию помехоустойчивости инвариантной системы при наличии переходного процесса канала связи, наличии фильтров в приемном оборудовании и воздействии на

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №1 (107) 2012 РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ

РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (107) 2012

принимаемый сигнал мультипликативнои и аддитивной помехи.

2. Постановка задачи

Имеем канал связи, ограниченный частотами / и /в. Коэффициент передачи канала связи на интервале стационарности является постоянным. Длительность информационной и обучающей последовательности относятся как 3:2. Алгоритм приема использует механизм усреднения для демодуляции информационного сигнала.

Требуется оценить помехоустойчивость инвариантной системы при воздействии мультипликативной и аддитивной помехи и наличии фильтров приема.

3. Решение поставленной задачи

В данном исследовании для передачи информационных и обучающих сигналов используется колоколообразная огибающая с высокочастотным заполнением. На приемной стороне такие сигналы принимаются с помощью алгоритма синхронного детектирования.

Как показано в [1—3], оценка инварианта может быть рассчитана с помощью следующего аналитического выражения:

7 h

INV1

X (kINViS(i) + £(i)) i=l_______________________s

l n L об

-X X(kSo6S(j) + h(m,j))

L j=lm=l

(1)

где INVl — оценка l-го инварианта; k — коэффициент передачи канала связи; INVl — l-ый инвариант; L — количество накоплений обучающего сигнала; n— количество отсчетов огибающей; Боб — обучающий сигнал; X(i) — i-ый отсчет аддитивной помехи информационного сигнала; h(m, j) — j-ый отсчет аддитивной помехи в m-ой реализации обучающего сигнала; S(i) — i-ый отсчет колоколообразной огибающей радиоимпульса.

Учет влияния полосовых фильтров и фильтров нижних частот на информационный и обучающий сигнал при обработке в частотной области сводится к следующему:

PB4 (jkW1B4) SB4( jkW1B4) kB4(jkW1B4)r PH4(jk®1H4)=PB4 (jk(®1B4+Q)) kH4(jk®1H4).

где k — номер гармоники (ke {0; N —1}); N — число отсчетов в блоке; w1B4 — первая гармоника; SB4(jkw1B4) — спектр входного сигнала; kB4(jkw1B4) — комплексный коэффициент передачи высокочастотного полосового фильтра; PB4 (jk co1B4) — результирующий спектр входного B4 сигнала; W — частота, на которую происходит сдвиг результирующего спектра входного сигнала из области высоких частот в область нижних частот; kH4(jkro1H4) — комплексный коэффициент передачи фильтра нижних частот; <в1НЧ — первая гармоника НЧ сигнала; PH4(jk ю1НЧ) — результирующий спектр входного НЧ сигнала.

При этом фазовые характеристики рассчитываются следующим образом

jH4Gk®1H4)-janH.B4Gk®1B4) +

+ j®B4(jkW1B4)+ jB4®H4(jW)+ j®H4(jkW1H4) ,

где jH4(jkro1H4) — результирующая фаза демодулиро-ванного сигнала; j[.HI.HB4(jk<B1B4) — фазовая составляющая сигнала B4; jOB4(jkro1B4) — фазовая характери-

10-

10-

10

,-3

-5

\

\ \

\ \ V

1 J \2 \ \

10 р

гттер

Рис. 1. Кривые помехоустойчивости при наличии мультипликативной помехи (вероятность ошибки при к = 1) 1 — система с классической АМ-модуляцией;

2 — инвариантная система с выделением колоколообразной огибающей;

3 — инвариантная система с бесконечно широкой полосой пропускания и выделением прямоугольной огибающей

7 /г

\1 г \

13 \

ю-

Ю--

10-'

10“

Ю'3

р

1 пер

Рис. 2. Кривые помехоустойчивости при наличии мультипликативной помехи (вероятность ошибки при к = 0,7)

1 - система с классической АМ-модуляцией;

2 - инвариантная система с выделением колоколообразной огибающей;

3 - инвариантная система с бесконечно широкой полосой пропускания и выделением прямоугольной огибающей

етика фильтра ВЧ; фвч®нч(]0) — фазовая составляющая сигнала ВЧ, сдвинутого в НЧ область; ффНЧ(Ік<в1НЧ) — фазовая характеристика фильтра НЧ.

В результате данного подхода [4, 5] была рассчитана помехоустойчивость инвариантной системы в случае влияния мультипликативной и аддитивной помехи и влияние различных фильтров.

На рис. 1 и 2 приведены кривые помехоустойчивости.

Рис. 3. Приемная часть инвариантной системы передачи информации, основанная на выделении огибающей при помощи обычного синхронного детектора ВУ — входное устройство (имеет полосу пропускания 7-8 гармоник несущей);

СД — синхронный детектор; ФАПЧ — устройство фазовой автоподстройки частоты; Г — генератор; ФНЧ — фильтр нижних частот; АС — анализатор сигнала;

ЭК — электронный ключ; АЦП — аналого-цифровой преобразователь;

СВ — спецвычислитель; таймер СС — таймер системы синхронизации

В расчетах использовался порог при демодуляции равный полусумме инвариантов.

Из рис. 1 и 2 видно, что влияние переходных процессов в инвариантной системе по сравнению с системой, имеющей бесконечно большую полосу пропускания, незначительно.

Следует заметить, что для классических методов передачи, основанных на АМ-модуляции, для уменьшения влияния переходных процессов в фильтрах НЧ подбирались параметры фильтров, обеспечивающие минимум вероятности ошибки [6].

По результатам исследований предложена структура инвариантной системы передачи информации, которая изображена на рис. 3.

4. Выводы

Проведен анализ помехоустойчивости инвариантной системы при воздействии комплекса помех и различных фильтров.

Предложенная структура обработки сигналов может найти широкое применение в специализированных радиосистемах для помехоустойчивой передачи управляющих сигналов.

Библиографический список

1. Алгазин, Е. И. Инвариантная некогерентная система передачи и ее характеристики / Е. И. Алгазин, А. П. Ковалевский,

В. Б. Малинкин // Омский научный вестник. — 2008. — № 4 (73). - С. 154-157.

2. Алгазин, Е. И. Помехоустойчивость инвариантной системы передачи информации при наличии слабых корреляционных связей / Е. И. Алгазин, А. П. Ковалевский, В. Б. Малинкин // Красноярск : Вестник СибГАУ, 2008. — № 4 (21). — С. 29-32.

3. Алгазин, Е. И. Инвариантная система при нелинейной обработке сигналов / Е. И. Алгазин, А. П. Ковалевский, В. Б. Малинкин // Омский научный вестник. — 2009. — № 3 (83). —

С. 272 — 274.

4. Калабеков, Б. А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов / Б. А. Калабеков. — Радио и связь, 1988. — 368 с.

5. Бакалов, В. П. Теория электрических цепей / В. П. Бакалов, П. П. Воробиенко, Б. И. Крук. — М. : Радио и связь, 1988. — 444 с.

6. Гоноровский, И. С. Радиотехнические цепи и сигналы / И. С. Гоноровский. — М. : Дрофа, 2006. — 719 с.

АЛГАЗИН Евгений Игоревич, кандидат технических наук, доцент кафедры общей электротехники Новосибирского государственного технического университета.

МАЛИНКИН Виталий Борисович, доктор технических наук, профессор кафедры многоканальной связи и оптических систем (МЭС и ОС) Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики.

МАЛИНКИН Андрей Витальевич, аспирант заочной формы обучения кафедры многоканальной связи и оптических систем (МЭС и ОС) Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики.

Адрес для переписки: nat_gus@ngs.ru

Статья поступила в редакцию 19.10.2011 г.

© Е. И. Алгазин, В. Б. Малинкин, А. В. Малинкин

Книжная полка

Мур, Дж.Ф. Все, что вы хотите сделать с фотокамерой мобильного телефона : руководство / Дж. Ф. Мур ; пер. с англ. - М. : Новый Издат. дом, 2005. - 368 с. - 18БЫ 5-9643-0055-3.

Эта книга является исчерпывающим руководством по использованию вашего мобильного телефона с фотокамерой. Издание содержит пошаговые инструкции, которые помогут вам создавать лучшие фотографии, редактировать и корректировать фотоизображения, передавать фотоснимки на свой компьютер, на другие мобильные телефоны, помещать фотоснимки в Сети и посылать их по электронной почте друзьям. Улучшите свои методы фотосъемки! В вашем распоряжении советы по кадрированию фотографий, освещению картинок, глубине резкости и съемке видео. С помощью этой книги вы также научитесь печатать свои лучшие фотографии и даже сможете создать свой собственный бесплатный web-сайт.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №1 (107) 2012 РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ