CC BY
31
Диаграмма компонентов отображает разбиение программной системы на структурные компоненты и связи между компонентами.
Компоненты автомобиля: «Датчик объема топлива в баке», «Датчик расхода топлива в баке», «Система оповещения».
Компонентом борта автомобиля является «Система обработки информации».
В результате построения модели мехатронной системы контроля расхода топлива автомобиля были всесторонне исследованы основные аспекты работы системы.
Список литературы:
1. Уэнди Боггс, Майкл Боггс. UML, Rational Rose 2002. - Изд: Лори, 2004.
2. Терри Кватрани. Rational Rose 2000 и UML. Визуальное моделирование. - Изд: ДМК, 2001.
УПРОЩЕННЫЙ АЛГОРИТМ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЙ ИТЕРАЦИОННО-КОМПЕНСАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПАРАЛЛЕЛЬНО ПЕРЕДАВАЕМЫХ СИГНАЛОВ
© Казаков А.Н.*, Куренной А.В.*
Кубанский государственный университет, г. Краснодар
Обоснованы особенности упрощенной итерационно-компенсационной обработки параллельно передаваемых сигналов, обеспечивающей снижение влияния внутриситемных помех при минимизации пик-фактора группового сигнала.
Известно, что преимуществами систем связи с кодовым уплотнением каналов (CDMA) являются: высокая помехоустойчивость относительно различных классов помех (импульсных, узкополосных и др.); скрытность передаваемых сигналов и информации (энергетическая, структурная, информационная); высокая эффективность использования диапазона частот; устойчивость связи в условиях многолучевого распространения радиоволн; высокая электромагнитная совместимость с существующими средствами связи; возможность совместной передачи информации и определения координат абонентов [1].
Однако технология CDMA имеет существенный недостаток, а именно, большой пик-фактор группового сигнала, что затрудняет эффективно ис-
* Доцент кафедры Оптоэлектроники, каандидат технических наук, доцент.
* Магистрант кафедры Оптоэлектроники.
пользовать мощность передатчика базовой станции. Для борьбы с этим фактором на практике используются различные методы, в том числе и ограничение амплитуды группового сигнала [1]. В последнем случае это приводит к искажению формы реализаций группового сигнала, что равносильно появлению внутрисистемных помех, существенно снижающих помехоустойчивость передачи информации или пропускную способность системы передачи информации [1].
Для передачи информации в условиях внутрисистемных помех существуют оптимальные методы приема сигналов, однако их реализация осуществима лишь при очень незначительном числе одновременно передаваемых сигналов [3, 4]. Близкие к оптимальным методы параллельного приема взаимно коррелированных сигналов в настоящее время разработаны для линейного канала, в котором выполняются принципы суперпозиции для одновременно передаваемых сигналов. К ним относятся так называемый декоррелятор и итерационно-компенсационные алгоритмы (параллельный и последовательный). Первый из них является алгоритмом идеального разделения линейно-независимых сигналов при отсутствии помех (кроме внутрисистемных) и вытекает из теории линейной селекции сигналов, разработанной Д.В. Агеевым [2]. Итерационнно-компенсационый подход для приема сигналов в случае синхронного уплотнения квазиортогональных сигналов впервые был обоснован и применен в работах [5-7].
В работе [8] предложен алгоритм итерационно-компесационной обработки в условиях нелинейного канала, а именно, в условиях ограниченного по амплитуде группового сигнала на базе ортогональных сигналов (функций Уолша), позволяющий значительно снизить действие внутрисистемных помех. Данный алгоритм является развитием подоптимального алгоритма многопользовательской (современное название алгоритмов приема параллельно передаваемых сигналов в условиях внутрисистемных помех) обработки группового сигнала при использовании квазиортогональных базисных сигналов, предложенного в [7]. Однако техническая реализация данного алгоритма затруднена.
В данном докладе обосновывается возможность упрощения технической реализации данного алгоритма.
Итаак, при ограничении пик-фактора группового сигнала (ГС) для обеспечения максимального использования мощности передатчика, на передающей стороне осуществляется нелинейное преобразование линейного ГС по некоторому правилу:
Х1Г (?) = F[ хгр (0]
I
где ХГР () = г (?) - линейный ГС;
1=1
сі, 8і(ґ) - соответственно, информационный символ и опорный канальный сигнал і-го источника информации (ИИ) длитель -ностью Т;
I - число уплотняемых ИИ.
Алгоритм разделения сигналов основывается на том, что каждую реализацию ГС после нелинейного преобразования можно разложить в новом базисе искаженных в результате ограничения амплитуды ГС опорных канальных сигналов:
і
х'гр (7) = Е сХ(7)
І=1
где я'(7) = (7)[х’ГР(7)/хГР(7)] - і-й ОКС нового базиса, соответствующий данной реализации ГС при заданных с, і = 1, і и на приемной стороне на каждой итерации алгоритма оцениваются не только информационные сообщения, передаваемые в соответствующей реализации ГС, но и ОКС искаженного базиса. Это позволяет использовать для компенсации шумов не-ортогональности итерационно-компенсационную обработку, основанную на принципе суперпозиции ГС.
Алгоритм обработки ГС можно по аналогии с [7, 8] представить в виде:
[п Дх* (0], а=0;
иаї Н --- ---
|П Дх„(7)-Х'Ч1 (ґ)+£д_XJsJ(7)], 9=1,0; ]=1,1
где Х*(7) = х'гр (7) + п(Ґ)
иді - напряжение отсчета сигнала в момент окончания реализации ГС на входе решающего блока у-го канала на д-м этапе обработки;
т
П (•) = | х^ (7)$. (7)& - функционал корреляционной обработки вход-
0
ного сигнала в у-м канале обработки;
і
Хгр„ (7) = Р[Хгрч, (7)]; Хграі (7) = Е С9-і/і (7) - восстаНовленный нели-
І = 1
нейный и соответствующий ему линейный ГС; с и - оценки принимаемых информационных символов, вычисляются после корреляционной обработки базисных сигналов согласно критерия максимума правдоподобия (путем сравнения напряжения на выходе блока корреляционной обработки с порогом, определяемым видом модуляции и соотношением априорных вероятностей передаваемых информационных символов).
Представление алгоритма в такой форме основано на объединении в одном блоке процесса вычисления компенсирующих сигналов и оценки искаженного помехами нелинейного базиса группового сигнала. Подобный подход для реализации одноитерационной процедуры ИКР использован в [9].
Следует заметить, что рассмотренный алгоритм описан без использования конкретной формы и свойств базисных функций, поэтому можно предположить, что он может быть использован для произвольных базисных функций (ортогональных и близких к ним), в том числе и тригонометрических. Оценку эффективности данного алгоритма можно провести, например, при помощи статистического моделирования, как это было сделано в случае использования функций Уолша в [8] либо путем физического моделирования.
Результаты проведенного статистического моделирования показали, что при использовании функций Уолша снижение эффективности алгоритма при этом незначительное (на 30-50 % по вероятности ошибки), а реализация алгоритма упрощается при этом примерно в 2 раза. Схема упрошенной итерационно-компенсационной обработки представлена на рис. 1. На данной схеме приняты обозначения: БКОР - блок корреляционной обработки и принятия решений о передаваемых сообщений; ФКС - формирователь компенсирующих сигналов; ПРМ - линейная часть приемника, обеспечиваюшая усиление принимаемого сигнала и частотную селекцию от помех; СБ - синхроблок; ЛЗ - линия задержки; ГБФ - генератор базисных функций.
Рис. 1. Структурная электрическая схема устройства итерационно-компенсационной обработки параллельно передаваемых сигналов
Однако высокие технические характеристики перспективных систем и сетей могут быть реализованы не только при использовании технологии CDMA, но и при использовании гибридных технологий, например, ортого-
нальной частотной модуляции (OFDMA), используемой в настоящее время в сетях WiMax и LTE, цифровом телевидении и в других системах [12].
В данной технологии, также как и в CDMA используется параллельная передача сигналов, в приемнике применяется корреляционная обработка принимаемых из линии связи сигналов, однако в качестве базисных функций используются ортогональные тригонометрические функции с частично перекрывающимися спектрами (в CDMA используются псевдослучайные последовательности c полным перекрытием спектров частот). При этом технологии OFDMA также присущ высокий пик-фактор группового сигнала.
Следует отметить, что в некоторых случаях предпочтительно использовать другие методы снижения пик-фактора группового сигнала, рассмотренные например в [11, 12].
Список литературы:
1. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами I Л.Е. Варакин. - М.: Радио и связь, 1985. - 384 с.
2. Агеев Д.В. Основы теории линейной селекции I Д.В. Агеев II НТС ЛЭИС. - 1935. - №10.
3. Duel-Hallen A. Multiuser detection for CDMA systems / A. Duel-Hallen, J. Holtzman, Z. Zvonar // TEEE Personal Commun. - 1995. - vol. 2. - P. 46-58.
4. Прокис Дж. Цифровая связь I Дж. Прокис. - М.: Радио и связь, 2000.
5. А.с. 1338769. Устройство разделения каналов для синхронной системы связи с линейным уплотнением по форме I А.Н. Казаков. - 1987.
6. Казаков А.Н. Методы борьбы с взаимными помехами в сетях УКВ радиосвязи: дисс. ... канд. наук. - Краснодар, 1990.
7. Казаков А.Н. Анализ помехоустойчивости подоптимального алгоритма разделения квазиортогональных сигналов I А.Н. Казаков II Радиотехника. -1993. - № 4. - С. 48-53.
8. Казаков А.Н. Анализ эффективности компенсации шумов неортого-нальности, возникающих при ограничении группового сигнала. II Электросвязь. - 1993. - С. 19-20.
9. Патент №2014739. Приемное устройство для разделения группового сигнала I А.Н. Казаков, Н.П. Суворов. - 1994.
10. Першин В.Т. Основы радиоэлектроники и схемотехники: учебное пособие для студентов вузов. - Ростов-нУД: Феникс, 2006. - 544 с.
11. Казаков А.Н. Титоренко И.А. Исследование эффективности согласования процедур уплотнения и помехоустойчивого кодирования в многоканальных системах связи II Сбор.тез.докл. и науч. стат. 5 НТК РВ. - Краснодар, 1997. - С. 71.
12. Морозов В.А. О выборе наилучшей группы кодированных ортогональных сигналов в канале множественного доступа при двухуровневом квантовании I В.А. Морозов, Б.А. Хаджи II Радиотехника и электроника. -2002. - Т. 47, № 10. - С. 1212-1218.
