DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 25.08.2006

Материалы

загрузка...

Исследование адаптивных компенсаторов узкополосных помех в каналах радиосвязи

Архипов Сергей Николаевич, 25.08.2006

 

Проведен синтез адаптивного алгоритма приема сигналов при воздействии узкополосных помех с применением процедуры оценки направления на источник УП во временной и частотной области.

регулируемого усилителя (РегУс) и вычитатель.

Таким образом, в дополнительном канале приема формируется компенсирующий сигнал, который вычитается из временной реализации основного канала, осуществляя процедуру компенсации на интервале принятия решения

формируется по классифицированной обучающей выборке:

где xi(t) = Sп(t)Fi((п)+(I(t), i = 1,2 – сигналы на выходах основной и дополнительной антенн); Fi((п) – коэффициенты усиления антенн.

В этом случае задача приема широкополосного сигнала в присутствии узкополосной помехи с неизвестными параметрами сводится к обнаружению помехи, оценке направления ее прихода и последующему формированию компенсирующего сигнала с целью вычитанию его из входной реализации.

регулируемого усилителя (РегУс); вычитатель.

Оценка параметров помехи может производиться на интервалах классифицированного обучения, что целесообразно производить при медленных замираниях в канале, с проведением анализа, как во временной, так и в частотной области с применением разомкнутых алгоритмов адаптации.

Показано, что для рамочных ортогональных антенн коэффициент передачи РУ можно определить из выражения

Рисунок 1 – Устройство адаптивного подавления помехи с неизвестным углом

( – обучающие выборки, представляющие собой реализации процессов на входе соответственно первой и второй антенн при классифицированном

= {-1,1} – параметр, характеризующий отсутствие или наличие инверсии фазы оценки помехи в дополнительном канале при соответствующем вычитании в компенсаторе.

во временной и частотной области с целью определения необходимого объема выборки, погрешности измерений и условий работоспособности. Показано, что при использовании спектрального анализа и алгоритмов (4), (5) можно эффективно производить обнаружение и оценку параметров нескольких УП в частотной области.

Данное устройство относится к адаптивным компенсаторам разомкнутого типа и позволяет эффективно функционировать в условиях действия не только узкополосных, но и других (в том числе структурных) видов помех.

Вероятность ошибки оценивалась по формуле

- функция Крампа;

- отношение энергии сигнала к спектральной плотности шума;

g0i – коэффициенты взаимного различия сигнала и помехи в частотно-временной области (i = 1,2);

N – число шагов обучения.

Предложено устройство адаптивной компенсации замкнутого типа, показанное на рисунке 2.

Рисунок 2 – Схема адаптивного компенсатора помех

В отличие от известной схемы адаптивного компенсатора, построенного по критерию минимума среднего квадрата ошибки, в схеме рисунка 2 применена весовая обработка не только в дополнительном, но и основном канале

Выходной сигнал устройства определяется из выражения

где весовой коэффициент W((t)

коэффициенты a и b определяют уровень помехи соответственно в основном и дополнительном каналах.

Такая схема адаптивного подавителя позволяет увеличить скорость сходимости (особенно в случае, когда уровень помехи в дополнительном канале меньше, чем в основном), а также обеспечить работоспособность устройства в большем диапазоне изменения параметров УП при реализации устройства (с учетом ограничения коэффициента передачи в дополнительном канале, нелинейности передаточной характеристики).

Адаптивные устройства подавления УП с применением дополнительного канала приема не требуют специального генератора помехи для формирования компенсирующей составляющей, что не накладывает ограничений на форму и частотно-временные свойства помех. Вместе с тем, анализ помехоустойчивости приема дискретных сообщений с применением таких систем защиты показал, что при компенсации УП в основной канал вносятся дополнительные шумы, уровень которых зависит от коэффициента передачи в дополнительном канале. В случае увеличения коэффициента передачи уровень флуктуационного шума в основном канале также возрастает, что приводит к энергетическому проигрышу от применения адаптивного фильтра по сравнению с оптимальным приемником в белом шуме, то есть уменьшает положительный эффект от применения компенсатора. Так, для двухканального адаптивного подавителя, использующего ортогональные рамочные антенны, получены кривые вероятности ошибки, из которых следует, что применение адаптивного фильтра будет эффективно, если угол прихода УП составляет ( ( 15( - 20( по отношению к углу прихода полезного сигнала (либо при приеме более мощной УП). В качестве иллюстрации на рисунке 3 приведены кривые помехоустойчивости, где жирными линиями показаны зависимости вероятности ошибки приема дискретных сигналов (Рош) от отношения энергии сигнала к спектральной плотности шума (h2), соответственно без УП и при наличии УП без применения компенсатора, а тонкими линиями – с применением компенсатора при различных углах прихода помехи. Поученные выводы можно распространить на любые способы реализации адаптивных компенсаторов, использующих для формирования оценки помехи дополнительный канал приема.

Рисунок 3 – Сравнительный анализ помехоустойчивости при использовании адаптивного компенсатора с дополнительным каналом приема.

Третья глава посвящена способам построения устройств защиты от УП с применением методов адаптивной цифровой фильтрации (АЦФ) и в первую очередь цифровых фильтров решетчатой структуры, которые имеют ряд практических преимуществ перед фильтрами прямой реализации (в виде линии задержки с отводами). Синтезирован адаптивный цифровой алгоритм приема сигналов при воздействии смеси сигнала, узкополосных помех и шума, которая после дискретизации и квантования представляется последовательностью комплексных чисел

n ( N (10)

где N=T/(t = 2FcT; (t – интервал дискретизации; 2Fc – ширина полосы

Алгоритм приема сигналов по правилу максимального правдоподобия определяется выражением

Для исследования свойств алгоритмов решетчатой структуры проведено компьютерное моделирование алгоритмов АЦФ без нормирования и с нормированием по дисперсии и экспоненциальным взвешиванием, а также с оцениванием по совместному процессу.

Для анализа помехоустойчивости цифрового адаптивного алгоритма приема получено выражение для вероятности ошибок:

– отношение энергии элемента принятого сигнала к спектральной плотности мощности шума;

– отношение дисперсии шума квантования к дисперсии входного шума;

– отношение дисперсии ошибки оценивания совокупности УП к дисперсии входных шумов;

– коэффициент, характеризующий вид используемых сигналов (( = -1 для противоположных сигналов; ( = 0 для ортогональных сигналов);

= 0 для ортогональных сигналов).

С целью проверки точности и адекватности разработанных моделей получены временные характеристики ошибок предсказания РФ различного порядка; оценки спектров и корреляционных функций, полученные на моделях элементарных воздействий, что позволяет с уверенностью судить о работоспособности моделей оценивания и наглядно интерпретировать результаты исследований.