Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Разработка способов формирования и приёма M-ичных стохастических многочастотных сигналов

Диссертация: Разработка способов формирования и приёма M-ичных стохастических многочастотных сигналов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В главе 3 представлена процедура синтеза двух многофункциональных алгоритмов демодуляции и синхронизации для системы передачи информации с ортогональными СМПШПС на основе аппарата нелинейной марковской фильтрации (НМФ) в дискретном времени (ДВ). При демодуляции обеспечивается разделение приходящих лучей, учитывается необходимость борьбы с импульсными, сосредоточенными и флуктуационными помехами… Читать ещё >

Содержание

  • 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРИЁМА М-ИЧНЫХ СТОХАСТИЧЕСКИХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ ДЛЯ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ НА МНОГИХ НЕСУЩИХ
    • 1. 1. Современное состояние СПИ ШПС
    • 1. 2. Существующие тенденции в области генерирования и передачи сигналов для СПИ ШПС
    • 1. 3. Модели каналов для СПИ ШПС
    • 1. 4. Постановка научной задачи
    • 1. 5. Выводы по главе
  • 2. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ФОРМИРОВАНИЯ И АНАЛИЗ СВОЙСТВ ОРТОГОНАЛЬНЫХ М-ИЧНЫХ СТОХАСТИЧЕСКИХ МНОГОЧАСТОТНЫХ ПАРАЛЛЕЛЬНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ
    • 2. 1. Разработка способа формирования ОУС СМПТНПС
    • 2. 2. Разработка датчика исходных АПП
    • 2. 3. Примеры ансамблей ОУС и ООС СМПШПС
    • 2. 4. Анализ свойств ортогональных СМПШПС
      • 2. 4. 1. Структура СМПШПС
      • 2. 4. 2. Анализ корреляционных свойств СМГПНПС
      • 2. 4. 3. Анализ и методы ограничения пик-фактора СМПШПС
      • 2. 4. 4. Анализ структурной скрытности СМПТНПС
    • 2. 5. Расчёт ресурсов, требуемых для выполнения процедуры ортогонализации Грама-Шмидта
    • 2. 6. Разработка способа формирования ОУС СМПШПС с помощью ОАВ
    • 2. 7. Выводы по главе
  • 3. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ПРИЁМА ОРТОГОНАЛЬНЫХ М-ИЧНЫХ СТОХАСТИЧЕСКИХ МНОГОЧАСТОТНЫХ ПАРАЛЛЕЛЬНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ
    • 3. 1. Разработка способа приёма многомерных ортогональных СМПШПС на основе алгоритма с использованием аппарата НМФ в ДВ
    • 3. 2. Разработка способа приёма ортогональных СМПШПС на основе алгоритма с ОСДП с использованием аппарата НМФ в ДВ
    • 3. 3. Разработка способа оценивания импульсной характеристики КВ канала с использованием ортогональных СМПШПС
    • 3. 4. Некогерентный демодулятор для ОУС СМПШПС для УКВ канала
    • 3. 5. Выводы по главе
  • 4. АНАЛИЗ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ ПРИЁМА ОРТОГОНАЛЬНЫХ М-ИЧНЫХ СТОХАСТИЧЕСКИХ МНОГОЧАСТОТНЫХ ПАРАЛЛЕЛЬНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ
    • 4. 1. Анализ помехоустойчивости некогерентного приёма ОУС СМПШПС
    • 4. 2. Анализ помехоустойчивости квазикогерентного приёма ортогональных СМПШПС для канала с постоянными параметрами и АБГШ
    • 4. 3. Анализ работы и характеристик помехоустойчивости для устройства квазикогерентного приёма ортогональных СМПШПС для каналов с замираниями и АБГШ
    • 4. 4. Анализ характеристик помехоустойчивости для СПИ с ортогональными СМПШПС для канала с замираниями в условиях воздействия комплекса импульсных и флуктуационных помех
    • 4. 5. Анализ помехоустойчивости некогерентного приёма ОУС СМПШПС, сформированных с помощью ОАВ, для канала с постоянными параметрами и АБГШ
    • 4. 6. Выводы по главе
  • 5. РАЗРАБОТКА ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОСИСТЕМ С М-ИЧНЫМИ СТОХАСТИЧЕСКИМИ МНОГОЧАСТОТНЫМИ ПАРАЛЛЕЛЬНО-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМИ ШИРОКОПОЛОСНЫМИ СИГНАЛАМИ
    • 5. 1. Помехозащищённая СПИ с МД с ОУС СМПТТТПС, сформированными с помощью ОАВ, на базе современной ВП
      • 5. 1. 1. Описание и анализа работы системы
      • 5. 1. 2. Оценка достижимых характеристик предложенного алгоритма некогерентного приема ортогональных СМПТТТПС на базе ПЛИС Virtex II
    • 5. 2. Система НЗИ и ПСИ с ортогональными СМПТТТПС, сформированными с помощью процедуры Грама-Шмидта
      • 5. 2. 1. Постановка задачи
      • 5. 2. 2. Характеристики предложенной системы
    • 5. 3. Выводы по главе

Разработка способов формирования и приёма M-ичных стохастических многочастотных сигналов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

В настоящее время возродился интерес специалистов к системам связи, использующим для передачи информации широкополосные сигналы (ШПС). В то же время, уже в позапрошлом десятилетии наметилась тенденция к конвергенции технологий OFDM (англ. Orthogonal Frequency Division Multiplexingортогональное частотное разделение с мультиплексированием) и CDMA (англ. Code Division Multiple Access — кодовое разделение с множественным доступом). Всё это подтверждается большим числом современных зарубежных источников по соответствующей тематике.

В то же время, несмотря на активное развитие архитектуры существующих систем, методов кодирования, перемежения и синхронизации, зачастую в них по-прежнему используются сигналы, обладающие детерминированной структурой, такие, как функции Уолша. Это обуславливает лёгкость обнаружения структуры передаваемого сигнала, постановки имитационных помех и перехвата важной информации.

Таким образом, при сохранении существующих тенденций (активное использование технологий OFDM и CDMA) требуется искать новые формы сигналов и новые виды модуляции, обеспечивающие системам связи различного назначения скрытность и защиту от преднамеренных помех.

Для новых ансамблей сигналов важно синтезировать приёмное устройство, учитывающее все достижения теории связи, цифровой обработки сигналов. Обе эти задачи: разработка способов формирования ансамблей новых многочастотных широкополосных сигналов и разработка способов их приёма — являются актуальными и решаются в рамках данной диссертационной работы.

Проблемам формирования и приёма сложных, в том числе, стохастических сигналов посвящены работы P.P. Биккенина [4], JI.E. Варакина [6], В. П. Ипатова [16], В. И. Коржика [19, 21], Ю. Б. Окунева [24], Г. И. Тузова [37], М. Хаслера [65] и многих других учёных.

Предложения по формированию сигналов, обладающих повышенной структурной скрытностью и устойчивостью к оптимизированным помехам, были сделаны такими исследователями, как Дж. Дайер и Б. Натараджан [84], П. Карабинис [110, 114], М. Н. Чесноков [29, 59], С. Атвэл [55].

Способы приёма сложных, в том числе, стохастических широкополосных сигналов на основе аппарата оптимальной нелинейной фильтрации марковских процессов разрабатывались в работах В. А. Чердынцева [41, 42], В. Н. Харисова [36], И. В. Тихонова и Н. К. Кульмана [34, 35], А. И. Перова [25] и других.

Однако многие вопросы, связанные с формированием и обработкой такого рода сигналов остались недостаточно изученными. Речь идёт, в том числе, о разработке способов формирования и приёма ортогональных М-ичных стохастических широкополосных сигналов, обладающих повышенной структурной скрытностью и устойчивостью к оптимизированным помехам.

Объектом исследования являются М-ичные стохастические многочастотные параллельно-последовательные широкополосные сигналы (СМПТНПС).

Предмет исследования — способы формировании и приёма М-ичных стохастических многочастотных параллельно-последовательных широкополосных сигналов.

Целью работы является разработка способов формирования и приёма М-ичных стохастических многочастотных параллельно-последовательных широкополосных сигналов.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе формулируются решения следующих частных задач:

1. Исследование существующих способов формирования и приёма М-ичных стохастических многочастотных ШПС, определение основных тенденций в этой области.

2. Разработка способов формирования СМПШПС.

3. Анализ свойств СМПШПС.

4. Разработка способов приёма СМПШПС.

5. Разработка предложений по реализации радиосистем с СМПШПС.

Методы исследований. В ходе исследований применялись методы линейной алгебры, статистической теории связи, нелинейной марковской фильтрации, теории потенциальной помехоустойчивости, теории вероятности, теории спектрального корреляционного обнаружения сигналов, компьютерного имитационного моделирования, динамического программирования. При моделировании и разработке программ использовались, языки программирования С++, МаАаЬ, Уеп^.

Достоверность результатов подтверждается применением строгого математического аппарата, отсутствием противоречия результатов диссертационной работы и сделанных на их основании выводов известным научным данным, результатами моделирования в среде 81шиНпк пакета программ МайаЬ, а также экспериментом, проведённым с использованием современной аппаратной платформы.

Научная новизна присутствует в следующих результатах работы:

1. Разработано 2 способа формирования ансамблей ортогональных в усиленном смысле (ОУС) (в том числе, ортогональных в обычном смысле (ООС)) М-ичных стохастических многочастотных параллельно-последовательных широкополосных сигналов, обладающих большей структурной скрытностью1 и большей устойчивостью к оптимизированным помехам по сравнению с известными сигналами.

2. Исследованы свойства полученных сигналов: автокорреляционные функции (АКФ), пик-фактор. Также произведено сравнение структурной скрытности СМГПНПС, сформированных с помощью процедуры ортогонализации Грама-Шмидта и сигналов с модуляцией МОК (М-ичное ортогональное кодирование) на основе современного метода обнаружения сигналов с использованием функции спектральной корреляции, демонстрирующее, что ортогональные СМПШПС.

1 Структурная скрытность (СС) — это свойство сигнала, характеризующее устойчивость к определению закона его формирования. Низкая СС даёт возможность осуществлять постановку имитационных помех и тем самым препятствовать работе радиосистемы. Следовательно, высокая СС обеспечивает радиосистемам повышенную помехозащищённость. обладают повышенной структурной скрытностью по сравнению с относительно широко используемыми сигналами с модуляцией МОК с функциями Уолша в качестве опорных кодовых последовательностей. С помощью методов имитационного моделирования получены кривые помехоустойчивости для системы передачи информации (СПИ) с ортогональными СМПШПС для случаев канала с замираниями и без замираний.

3. На основе аппарата нелинейной марковской фильтрации (НМФ) в дискретном времени (ДВ) разработано 2 способа квазикогерентного приёма ортогональных СМПШПС — синтезированы 2 многофункциональных алгоритма их демодуляции и синхронизации, учитывающие воздействие комплекса импульсных, сосредоточенных и флуктуационных помех.

4. Произведено сравнение эффективности применения сформированных ортогональных СМПШПС и сигналов с модуляцией ФМ-2 для целей зондирования коротковолнового (КВ) канала и передачи служебной информации (ПСИ), результаты которого показывают, что СМПШПС обеспечивают показатели, сопоставимые с показателями, которые возможно получить при применении традиционных сигналов при большей структурной скрытности.

Практическая значимость работы.

1. Предложенные в работе способы формирования ансамблей ОУС (в том числе, ООС) СМПШПС позволяют формировать сигналы, обладающие повышенной структурной скрытностью и помехозащищённостью, которые могут быть использованы в корпоративных системах связи, системах связи специального назначения, системах военной связи.

2. Полученная в среде 8тшНпк пакета программ МайаЬ на основе синтезированного многофункционального алгоритма демодуляции и синхронизации ортогональных СМПШПС модель приёмного устройства для канала с замираниями и дискретной многолучёвостью, учитывающая воздействие комплекса импульсных, сосредоточенных и флуктуационных помех, может быть реализована на современных вычислительных платформах (ВП) и использована для оценки состояния коротковолнового (КВ) канала и ПСИ по КВ каналу.

3. Макет системы передачи информации с ортогональными СМПШПС, сформированными с помощью обобщённого алгоритма Витерби (ОАВ), доказывает работоспособность соответствующей системы и её реализуемость на базе современной ВП (программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) У1Лех II, процессор ТМ8320С64 161-). Предложенная СПИ может быть использована с необходимыми модификациями в рамках разработки помехозащищённых систем связи с множественным доступом (МД), например, внутрикорпоративных систем связи, систем сотовой связи, систем связи специального назначения и систем военной связи.

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований внедрены в ООО «Научно-производственное предприятие «Новые технологии телекоммуникаций» (ООО «НПП «НТТ») при разработке помехозащищённой радиосистемы передачи информации с множественным доступом, а также в ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» что подтверждено справками о внедрении.

Апробация работы. Результаты диссертации докладывались, обсуждались и были одобрены на 61-й, 62-й, 63-й научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ [30, 32, 49, 53], на I международной научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании» [2, 46], на X международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» [44, 47], а также на V международном научном конгрессе «Нейробиотелеком-2012» [18].

Публикации. На тему диссертации опубликовано 13 печатных работ, 3 из которых в журналах, включённых в перечень ВАК РФ [43, 50, 52] 1 работа опубликована в журнале «Труды учебных заведений связи» [51], 2 включены в тезисы докладов X международной научно-технической конференции «Физика и технические приложения волновых процессов», 2 включены в тезисы докладов I международной научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании», 4 включены в тезисы докладов 61-й, 62-й, 63-й научно-технических конференций профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов СПбГУТ, 1 включена в тезисы докладов V международного научного конгресса «Нейробиотелеком-2012». На основе материалов, включённых в диссертационную работу, составлена и подана 1 заявка на изобретение [12].

Основные результаты, выносимые на защиту.

1. Способ формирования ортогональных в усиленном смысле М-ичных стохастических многочастотных параллельно-последовательных широкополосных сигналов, который позволяет получить ансамбли сигналов, обладающих большей структурной скрытностью и большей устойчивостью к оптимизированным помехам по сравнению с известными сигналами.

2. Результаты анализа характеристик помехоустойчивости, скрытности, корреляционных свойств и пик-фактора ортогональных М-ичных стохастических многочастотных параллельно-последовательных широкополосных сигналов.

3. Способы приёма ортогональных М-ичных стохастических многочастотных параллельно-последовательных широкополосных сигналов, разработанные на основе аппарата нелинейной марковской фильтрации в дискретном времени с учётом воздействия комплекса импульсных, сосредоточенных и флуктуационных помех, обеспечивающие возможность работы системы передачи информации в условиях замираний, многолучёвости и сложной помеховой обстановки.

4. Предложения по реализации радиосистем с ортогональными М-ичными стохастическими многочастотными параллельно-последовательными широкополосными сигналами.

Объём и структура работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 118 наименований. Работа содержит 199 страниц текста, включая 62 рисунка, 18 таблиц.

В главе 1 рассматриваются существующие способы формирования и приёма М-ичных стохастических ШПС. Выделены основные результаты проведённого анализа литературы и патентного обзора: обоснована актуальность разработки новых или улучшенных СПИ с ШПС, продемонстрированы направления проводимых исследований в области формирования и приёма шумоподобных сигналов, перспективность комбинирования технологий CDMA и OFDM.

Описываются модели каналов, соответствующих возможным областям применения предлагаемых в работе М-ичных стохастических ШПС, учитывающие аддитивный белый гауссовский шум (АБГШ), замирания, дискретную многолучёвость и комплекс импульсных, сосредоточенных и флуктуационных помех.

В главе 1 производится постановка научной задачи.

В главе 2 предлагается способ формирования ОУС СМПШПС из аналоговой псевдослучайной последовательности (АПП) с использованием модифицированной процедуры Грама-Шмидта. Описывается возможность перехода от способа формирования ОУС СМПШПС к способу формирования ООС СМПШПС, как к частному случаю. Раскрывается принцип работы выбранного для формирования СМПШПС датчика исходной АПП. Анализируется структура СМПШПС. Приводятся осциллограммы и графики нормированных АКФ СМПШПС. Приводятся результаты исследования пик-фактора СМПШПС. Предлагаются методы его снижения. Производится анализ структурной скрытности СМПШПС на основе современного метода определения структуры сигналов, использующего функцию спектральной корреляции (ФСК). Рассчитываются ресурсы, требуемые для выполнения процедуры ортогонализации Грама-Шмидта. Предлагается способ формирования ОУС СМПШПС с использованием ОАВ.

В главе 3 представлена процедура синтеза двух многофункциональных алгоритмов демодуляции и синхронизации для системы передачи информации с ортогональными СМПШПС на основе аппарата нелинейной марковской фильтрации (НМФ) в дискретном времени (ДВ). При демодуляции обеспечивается разделение приходящих лучей, учитывается необходимость борьбы с импульсными, сосредоточенными и флуктуационными помехами. Также учитываются особенности канала связи, по которому передаётся информация (наличие/отсутствие замираний). Рассматриваются различные современные методы определения задержек многолучевых компонент принимаемого сигнала (оценки профиля многолучёвости). В качестве метода, используемого в работе, выбирается наиболее простой метод на корреляторах. Далее описывается процедура синтеза алгоритма оценивания импульсной характеристики КВ канала с помощью ортогональных СМПШПС на основе выбранного метода. Также в главе 3 приводится и описывается функциональная схема некогерентного демодулятора для СПИ с ОУС СМПШПС.

В главе 4 приводится анализ характеристик помехоустойчивости СПИ с ОУС и ООС СМПШПС при различных условиях в канале связи (фактор дискретной многолучёвости, наличие/отсутствие замираний, наличие/отсутствие помех). На основе модели, полученной в среде БтиНпк пакета программ МайаЬ для СПИ с ортогональными СМПШПС, доказывается работоспособность многофункционального алгоритма демодуляции и синхронизации, синтезированного в подразделе 3.1. Также в 4 главе даны характеристики помехоустойчивости СПИ с ОУС СМПШПС, полученными на основе ОАВ.

В 5 главе рассматриваются предложения по реализации радиосистем с ортогональными СМПШПС. Описывается разработанная на базе современной ВП (ПЛИС У1Пех11, процессор ТМ8320С64Ш) помехозащищённая СПИ с МД с ОУС СМПШПС, полученными на основе ОАВ. Приводятся осциллограммы и спектрограммы передаваемого сигнала, зависимость вероятности ошибки на бит (ВОБ) от отношения сигнал/шум (ОСШ). Описывается система наклонного зондирования ионосферы (НЗИ) и ПСИ с СМПШПС, сформированными с использованием процедуры ортогонализации Грама-Шмидта. Перечисляются требования, предъявляемые к системе. Приводится зависимость вероятности правильной оценки профиля многолучёвости от ОСШ при различном числе многолучевых компонент в принимаемом сигнале. Производится сравнение по ряду эксплуатационных характеристик предложенной системы НЗИ и ПСИ с существующей системой аналогичного назначения.

В заключении обобщаются полученные научные результаты диссертационной работы, даются рекомендации по направлениям дальнейших исследований.

Результаты работы реализованы на ведущем предприятии ООО «Научно-производственное предприятие «Новые технологии телекоммуникаций», а также в ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» (г. Санкт-Петербург) в отчетных материалах о НИР «Разработка научно-технических принципов построения и технического облика подсистемы определения характеристик НЗИ и передачи служебной информации (ПСИ) с использованием многочастотных стохастических ШПС (МЧС ШПС)» [28], что подтверждается соответствующими справками о внедрении.

Результаты диссертационного исследования могут найти своё продолжение и применение при разработке систем радиосвязи различного назначения, в том числе и тех, в которых предъявляются повышенные требования к скрытности и помехозащищённости. Отдельной областью исследования являются многомерные СМПШПС, формирование сигнальных созвездий СМПШПС. Также открытой для изучения и дальнейшей проработки является тема, касающаяся вопросов передачи и приёма СМПШПС в условиях множественного доступа.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.

Сокращение Расшифровка на Расшифровка на русском языке английском языке.

АБГШ аддитивный белый гауссовский шум.

АКФ автокорреляционная функция.

АПП аналоговая псевдослучайная последовательность.

АЦП аналого-цифровой преобразователь.

БГШ белый гауссовский шум.

БПФ быстрое преобразование Фурье.

ВКФ взаимная корреляционная функция.

ВОБ вероятность ошибки на бит.

ВП вычислительная платформа.

ДВ дискретное время.

ДЦ детектор циклостационарности.

ИП импульсная помеха.

KAM квадратурная амплитудная модуляция.

KB коротковолновый.

КС квадратурные составляющие.

ЛРР линейный рекуррентный регистр

ЛЧМ линейная частотная модуляция.

НБПРВ наименее благоприятная плотность распределения вероятности НЗИ наклонное зондирование ионосферы.

НМФ нелинейная марковская фильтрация.

ОАВ обобщённый алгоритм Витерби.

ОБПФ обратное быстрое преобразование.

Фурье.

ОНФ МП оптимальная нелинейная фильтрация марковских процессов ООС ортогональные в обычном смысле.

ОСДП обратная связь по дискретному параметру.

ОСШ отношение сигнал/шум.

ОУС ортогональные в усиленном смысле.

ПСИ передача служебной информации.

ПЛИС программируемая логическая интегральная схема.

СМПШПС стохастические многочастотные параллельно-последовательные широкополосные сигналы СП сосредоточенная помеха.

СПИ ШПС система передачи информации широкополосными сигналами СС структурная скрытность.

УКВ ультракоротковолновый.

ФМ фазовая модуляция.

ФНЧ фильтр нижних частот.

ФП флуктуационная помеха.

ФСК функция спектральной корреляции.

ЦАП цифро-аналоговый преобразователь.

ШПС широкополосные сигналы.

ЭД энергетический детектор

ЭС.

BER.

CDMA.

CSK.

EGC FSK LDPC.

LUT.

MC-CDMA.

MC-DS-CDMA.

МОК.

Bit to Error Ratio Code Division Multiple Access.

Chaos Shift Keying.

Equal Gain Combining Frequency Shift Keying Low-Density Parity Check look-up table.

Multi Carrier Code Division Multiple Access.

Multi Carrier Direct Spread Code Division Multiple Access.

M-ary Othogonal Keying энергетическая скрытность вероятность ошибки на бит кодовое разделение с множественным доступом модуляция отрезками хаотического сигнала комбинирование с равным уровнем частотная манипуляция низкая плотность проверок на чётность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе решена научная задача разработки способов формирования и приёма М-ичных стохастических многочастотных параллельно-последовательных широкополосных сигналов.

В процессе проведённых в диссертационной работе исследований получен ряд научных результатов:

1. Разработано 2 способа формирования ортогональных в усиленном смысле СМПШПС.

2. Приведены результаты анализа характеристик помехоустойчивости, скрытности, корреляционных свойств и пик-фактора ортогональных СМПШПС.

3. Разработано 2 способа приёма ортогональных СМПШПС на основе аппарата нелинейной марковской фильтрации в дискретном времени с учётом воздействия на полезный сигнал комплекса импульсных, сосредоточенных и флуктуационных помех.

4. Разработаны предложения по реализации радиосистем с ортогональными СМПШПС — помехозащищённой системы передачи информации с множественным доступом, системы наклонного зондирования ионосферы и передачи служебной информации.

Лично автором разработаны следующие вопросы, содержащие научную новизну:

1. Способ формирования ортогональных в усиленном смысле СМПШПС с использованием алгоритма ортогонализации Грама-Шмидта.

2. Результаты анализа характеристик помехоустойчивости, скрытности, корреляционных свойств и пик-фактора ортогональных СМПТТТПС.

3. Способы приёма ортогональных СМПТТТПС на основе аппарата нелинейной марковской фильтрации в дискретном времени с учётом воздействия на полезный сигнал комплекса импульсных, сосредоточенных и флуктуационных помех.

4. Эксплуатационные характеристики радиосистем с ортогональными СМПТТТПС — помехозащищённой системы передачи информации с множественным доступом, системы наклонного зондирования ионосферы и передачи служебной информации, — полученные с помощью методов макетирования (в первом случае) и имитационного моделирования (во втором случае).

При непосредственном участии автора в соавторстве с профессором Чесноковым М. Н., аспирантами Литвиновым A.A. и Соловьёвым A.A. был разработан способ формирования ансамблей ортогональных СМПШПС на основе обобщённого алгоритма Витерби.

Практическая ценность диссертационного исследования состоит в том, что:

1. Разработано 2 способа формирования ортогональных М-ичных стохастических многочастотных параллельно-последовательных ШПС, которые могут применяться в системах радиосвязи, где предъявляются повышенные требования к скрытности и помехозащищённости.

2. Полученная в среде Simulink пакета программ Matlab на основе синтезированного многофункционального алгоритма демодуляции и синхронизации ортогональных СМПШПС модель приёмного устройства для канала с замираниями и дискретной многолучёвостью, учитывающая воздействие комплекса импульсных, сосредоточенных и флуктуационных помех, может быть реализована на современных вычислительных платформах и использована для оценки состояния КВ канала и передачи служебной информации по КВ каналу.

3. Разработанный на базе современной вычислительной платформы (ПЛИС Virtex II, процессор TMS320C6416t) макет системы передачи информации с ортогональными в усиленном смысле СМПШПС, сформированными с помощью обобщённого алгоритма Витерби, может быть использован в рамках создания помехозащищённой системы передачи информации с множественным доступом.

Практическая ценность работы подтверждается также тем, что была подана патентная заявка на способ генерирования кодов, передаваемых в телекоммуникационных сетях (на основе этих кодов получены ортогональные в усиленном смысле СМПШПС, сформированные с помощью обобщённого алгоритма Витерби).

Научные результаты диссертационной работы апробированы на научно-технических конференциях, в том числе международных, опубликованы в сборниках тезисов к докладам на конференциях, статьях в журналах, в том числе входящих в перечень ВАК, отчётах о научно-исследовательской работе, заявке на изобретение.

Показать весь текст

Список литературы

  1. , Я. Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера / Я. Л. Альперт. — М.: Наука, 1972. — 564 с.
  2. , P.P. Теория электрической связи / P.P. Биккенин, М. Н. Чесноков -М.: Издательский центр «Академия», 2010. 336 с.
  3. , К.В. Перспективные способы модуляции в широкополосных системах передачи данных / К. В. Боровков, И. В. Малыгин // Технологии и средства связи. 1998. — № 5. — С. 54−60.
  4. , Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами / Л. Е. Варакин. -М.: Радио и связь, 1985.-384 с.
  5. , Ю.М. Ионосферные радиолокационные комплексы «Авгур» / Ю. М. Власов, A.B. Кузьмин, В. А. Собчук // Нелинейный мир. 2006. — т. 4, № 10. — С. 547−553.
  6. , Л.Н. Системы цифровой радиосвязи. Базовые методы и характеристики / Л. Н. Волков, М. С. Немировский, Ю. С. Шинаков. М.: Эко-Трендз, 2005. — 392 с.
  7. , Дж. Матричные вычисления / Дж. Голуб, Ч. Ван Лоун. М.: Мир, 1999.-548 с.
  8. , В. Система передачи информации при помощи псевдохаотических сигналов Электронный ресурс. / В. Дубровский. Электрон, дан. — 2004. — Режим доступа: www.radioradar.net/articles/scientifictechnical/haos3.html, свободный. -Загл. с экрана.
  9. , B.JI. Теория распространения радиоволн в ионосфере / B.JI. Гинзбург. М.: Гостехиздат, 1949. — 358 с.
  10. , А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. / А. Г. Зюко. М.: Радио и связь, 1985. — 271 с.
  11. , В.А. Основы радиотехнических систем ДКМ диапазона / В. А. Иванов, Н. В. Рябова, В. В. Шумаев. Йошкар-Ола: МарГТУ, 1998. — 204 с.
  12. , В.А. Линейная алгебра : Учебник для вузов / В. А. Ильин, Э. Г. Поздняк. 4-е изд. — М.: Наука. Физматлит, 1999. — 296 с.
  13. , В.П. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов / В. П. Ипатов. М: Техносфера, 2007. — 488 с.
  14. , В.И. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений / В. И. Коржик, Л. М. Финк, К. Н. Щелкунов — под ред. Л. М. Финка. М.: Радио и связь, 1981. — 232 с.
  15. , В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости / В. А. Котельников. М.: Радио и связь, 1998. — 152 с.: ил.
  16. , В.В. Поиск и декодирование сложных сигналов / В. В. Лосев, Е. Б. Бродская, В. И. Коржик. М.: Радио и связь, 1988. — 224 с.
  17. , А.И. Основы линейной алгебры / А. И. Мальцев. М.: Наука, 1970.-400 с.
  18. Морелос-Сарагоса, Р. Искусство помехоустойчивого кодирования. Методы, алгоритмы, применение / Р. Морелос-Сарагоса М.: Техносфера, 2006. — 320 с.
  19. , Ю.Б. Широкополосные системы связи с составными сигналами / Ю. Б. Окунев, Л. А. Яковлев М.: Связь, 1968. — 168 с.
  20. , А.И. Статистическая теория радиотехнических систем / А. И. Перов. М.: Радиотехника, 2003. — 400 с.
  21. , Дж. Цифровая связь / Дж. Прокис М.: Радио и связь, 2000 г. — 800 с.: ил.
  22. Синтез многочастотных многопозиционных ортогональных хаотических сигналов / М. Б. Орлов, М. Н. Чесноков, М. Н. Шипилов, А. И. Щербаков // Радиотехника. 2001. — № 5. — С. 76−80.
  23. , Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение / Б. Скляр. изд. 2-е, испр. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2007. -1104 с.
  24. Теория передачи сигналов / А. Г. Зюко, Д. Д. Кловский, М. В. Назаров, Л. М. Финк. -М.: Связь, 1980.-288 с.
  25. , В.И. Нелинейная фильтрация и квазикогерентный приём сигналов / В. И. Тихонов, Н. К. Кульман. М.: Сов. радио, 1975. — 704 с.
  26. , В.И. Оптимальный приём сигналов / В. И. Тихонов М.: Радио и связь, 1983.-320 с.
  27. , В.И. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем / В. И. Тихонов, В. Н. Харисов. М.: Радио и связь, 1991. — 608 с.
  28. , Г. И. Статистическая теория приема сложных сигналов / Г. И. Тузов -М.: Сов. Радио, 1977. 400 с.
  29. , Дж. Основы матричных вычислений / Дж. Уоткинс М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. — 664 с.
  30. , Л.М. Теория передачи дискретных сообщений / Л. М. Финк. М.: Сов. радио, 1970.-728 с.
  31. , Я.З. Основы информационной теории идентификации / Я. З. Цыпкин. М.: Наука. — 1984. — 320 с.
  32. , В.А. Построение устройств синхронизации и выделения информации в системах с псевдослучайными сигналами / В.А. Чердынцев- под. ред. В. В. Шахгильдяна, Л. П. Белюстиной // Системы фазовой синхронизации. -М.: Радио и связь, 1982. С. 11−26.
  33. , В.А. Статистическая теория совмещённых радиотехнических систем / В. А. Чердынцев. Мн.: Выш. школа, 1980. — 208 с.
  34. , М.Н. Микропроцессорные помехоустойчивые устройства приёма цифровых сигналов / М. Н. Чесноков. Санкт-Петербург: ВАС, 1994. — 172 с.
  35. , М.Н. Современные методы приёма цифровых сигналов в линиях радиосвязи / М. Н. Чесноков Ленинград: ВАС, 1988. — 192 с.
  36. , М.Н. Структурная скрытность М-ичных широкополосных сигналов детерминированной и случайной структуры / М. Н. Чесноков, Б. С. Каменецкий // Информация и космос. СПб.: НТОО «Институт телекоммуникаций», 2012. — № 3−4. — С. 22−28.
  37. Ashwin P. Symmetry groups of attractors / P. Ashwin, I. Melbourne // Archive for Rational Mechanics and Analysis. 1994. — vol. 126, № 1. — pp. 59−78.
  38. Atwal S. An LPI Wireless Communication System Based On Chaotic Modulation / S. Atwal, F. Gagnon, C. Thibeault // Proceedings of IEEE Military Communications Conference (MILCOM'09). Oct. 2009. — pp. 1−6.
  39. Carroll T. Synchronizing chaotic circuits / T. Carroll, L. Pecora // IEEE Transactions on Circuits and Systems. 1991. — vol. 38. — pp. 453−456.
  40. CDMA transceiver with CDMA diversity receiver path shared with time duplexed receiver: patent application 2012/202 561 USA: IPC H 04 W 88/06 / Robinett R.L. — assignee Qualcomm Incorporated. № 2012/202 561 — appl. 06.02.12 — publ. 09.08.12.-p. 26.
  41. Chen Z. Quickest spectrum detection using hidden Markov model for cognitive radio / Z. Chen, Z. Hu, R.C. Qui // Proceedings of IEEE Military Communications Conference (MILCOM'09). Oct. 2009. — pp. 1907−1913.
  42. Chouly, A. Orthogonal multicarrier techniques applied to direct sequence spread spectrum CDMA systems / A. Chouly, A. Brajal, S. Jourdan // Proceedings of IEEE Global Telecommunications Conference (GLOBECOM'93). Nov./Dec. 1993. — pp. 1723−1728.
  43. Chow, J. S. A discrete multitone transceiver system for HDSL applications / J.S. Chow, J.-C. Tu, J.M. Cioffi // IEEE Journal on Selected Areas in Communications (JSAC). Aug. 1991.-vol. 9.-pp. 895−908.
  44. Circuit and method for generating the stochastic signal: patent application 2 011 260 897 USA: IPC H 03 M 1/04 / Guojun Z. № US2011260897 — appl. 20.04.11 — publ. 27.10.11.-p. 6.
  45. Cognitive radio spectrum sensing via CDMA receiver coding: patent 2 012 102 733 USA: H 04 W 16/14, H 04 W 28/16, H 04 W 72/02 / Ezekiel K — applicant Empire Technology Development, LLC. №W02012102733 — appl. 28.01.11 — publ. 02.08.12.-p. 13.
  46. DaSilva, V. Performance of orthogonal CDMA codes for quasi-synchronous communication systems / V. DaSilva, E.S. Sousa // Proceedings of IEEE International Conference on Universal Personal Communications (ICUPC'93). Oct. 1993. — pp. 995−999.
  47. Dedieu, H. Chaos shift keying: modulation and demodulation of a chaotic carrier using self-synchronizing chua’s circuits / H. Dedieu, M. Kennedy, M. Hasler // IEEE Transactions on Circuits and Systems II. 1993. — vol. 40. — pp. 634−642.
  48. Efficient despread and respread of multi-rate CDMA signals: patent 8 149 899 USA: IPC H 04 B 1/00 / R.C. McKown, C.M. Stillo, R.L. Dawes — assignee Advanced Receiver Technologies, LLC. № 8 149 899 — appl. 26.11.08 — publ. 03.04.12. — p. 19.
  49. Fazel, K. Multi-carrier and spread spectrum systems: from OFDM and MC-CDMA to LTE and WiMAX / K. Fazel, S. Kaiser. Atrium: John Wiley & Sons, 2008. -380 p.
  50. Fazel, K. Performance of CDMA/OFDM for mobile communications system / K. Fazel // Proceedings of IEEE International Conference on Universal Personal Communications (ICUPC '93). Oct. 1993. — pp. 975−979.
  51. Fishier, E. Detection of Signals by Information Theoretic Criteria: General Performance Asymptotic Analysis / E. Fishier, M. Grosmann, H. Messer // IEEE transactions on signal processing. May 2002. — vol. 50, № 5. — pp. 1027−1036.
  52. Gallager, R. G. Low Density Parity Check Codes / R.G. Gallager. Cambridge: M.I.T. Press, 1963.-p. 90.
  53. Gardner, W. Cyclostationarity in communications and signal processing / W. Gardner, D. Cochran // IEEE press Piscataway. New York, 1994. — pp. 1−90.
  54. Gardner, W.A. Statistical spectral analysis: a nonprobabilistic theory / W.A. Gardner. Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1988. — p. 566.
  55. Gardner, W. The spectral correlation theory of cyclostationary time-series / W. Gardner // Signal Processing. 1986 — vol. 11, № 1. — pp. 13−36.
  56. Hasler, M. An introduction to the synchronization of chaotic systems: coupled skewtent maps / M. Hasler, Y. Maistrenko // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications. Oct. 1997. — vol. 44, № 10. — pp. 856−866.
  57. Interoperability and Performance Standards for Data Modems Text.: MIL-STD-188−110C. Putted into operation in September 2011. — Department of Defence Interface Standard, 2011. — p. 244.
  58. Kondo, S. On the use of multicarrier direct sequence spread spectrum systems / S. Kondo, L.B. Milstein // Proceedings of IEEE Military Communications Conference (MILCOM '93). Oct. 1993. — pp. 52−56.
  59. Kong, N. A selection combining scheme for RAKE receivers / N. Kong, T. Eng, L.B. Milstein // IEEE International Conference on Universal Personal Communications. -Nov. 1995.-pp. 426−430.
  60. MacKay, D. J. C. Near Shannon limit performance of low density parity check codes / D. J. C. MacKay, R.M. Neal //Electronic Letters. Mar. 1996. — vol. 32. — pp. 1645−1646.
  61. Maleki, S., Pandharipande A., Leus G. Two Stage Spectrum Sensing for Cognitive Radios / S. Maleki, A. Pandharipande, G. Leus // ICASSP. 2010. — pp. 2946−2949.
  62. Michaels, A.J. Digital Chaotic Communications / A.J. Michaels. Atlanta: Georgia Institute of Technology, Aug. 2009. — p. 220.
  63. Multiple access code generation: patent 7 587 660 USA: IPC H 03 M 13/03 / Dyer J.S., Nataradjan B. № US7587660 — appl. 22.04.05 — publ. 08.09.09. — p. 14.
  64. Multiple access hybrid OFDM-CDMA system: patent 7 764 594 USA: IPC H 04 J 11/00, H 04 В 7/216 / Walter J.R., Ketchum J.W., Howard S.J., Wallace M. № 7 764 594 — appl. 26.07.06 — publ. 27.07.10. — p. 20.
  65. Neuvo, Y. Analysis and Digital Realization of a Pseudorandom Gaussian and Impulsive Noise Source / Y. Neuvo, H.K. Walter // IEEE Transactions on communications. Sept. 1975. — vol. 23, № 9. — pp. 849−858.
  66. Ott, E. Controlling chaos / E. Ott, C. Grebogi, J. Yorke // Physics Review Letters. 1990. — vol. 64. — pp. 1196−1199.
  67. Pecora, L. Synchronization in chaotic systems / L. Pecora, T. Carroll // Physics Review Letters. Feb. 1990. — vol. 64. — pp. 821−824.
  68. Pickholtz, R. Theory of spread spectrum communications a tutorial / R. Pickholtz, D. Schilling, L.B. Milstein // IEEE Transactions on Communications. — May 1982.-vol. 30.-pp. 855−884.
  69. Receive diversity Электронный ресурс. Электрон, дан. — May, 2007.-Режим доступа: http://www.comm.utoronto.ca/~rsadve/Notes/DiversityReceive.pdf, свободный. -Системные требования: Acrobat Reader. Загл. с экрана.
  70. Richardson, TJ. Efficient Encoding of Low-Density Parity-Check Codes / T.J. Richardson, R.L. Urbanke // IEEE Transactions on information theory. Feb. 2001. -vol. 47, № 2.-pp. 638−656.
  71. Rissanen, J. An Introduction to the MDL Principle / J. Rissanen. 2006. — p. 10.
  72. Scholtz, R.A. The Origins of Spread-Spectrum Communications / R.A. Scholtz // IEEE Transactions On Communications. May 1982. — vol. 30, № 5. — pp. 822−854.
  73. Shannon, С.Е. A Mathematical Theory of Communication / C.E. Shannon // Bell System Technical Journal. 1948. — vol. 27. — pp. 379−423, 623−657.
  74. Signal detection using a multiple hypothesis test / P.-J. Chung, J.F. Bohme, A.O. Hero, C.F. Mecklenbrauker // Proceedings of 3rd IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop (SAM'04). 2004. — pp. 221−224.
  75. Song, H. CMOS circuit design and implementation of the discrete time chaotic chip / H. Song, K. Kwack // IEEE Transactions on Circuits and Systems III. 2002. -pp. 73−76.
  76. Subspace Techniques in CDMA reception Text.: Report / Helsinki University of Technology — executors: J. Joutsensalo, J. Karhunen. Helsinki, [199-]. — p. 5.
  77. System and method for embedding OFDM in CDMA systems: patent 7 471 932 USA: IPC H 04 В 1/02, G 01 R 31/28, H 04 В 7/00, H 04 Q 7/20 / Shiquan, W., Wen T. -№ 7 471 932 — appl. 11.08.04 — publ. 30.12.08. p. 31.
  78. Testing HF modems with bandwidths of up to about 12 kHz using ionospheric channel simulators Text.: Recommendation ITU-R F.1487. Putted into operation in May 2000. — Radiocommunication Sector of International Telecommunication Union, 2000.-p. 13.
  79. Three dimensional digital chaotic signal generator based on DSP: patent 202 094 908 China: IPC H 04 L / Dong E, Chen P., Wang Y., Chen Z. № CN202094908 — publ. 28.12.11.
  80. Transmitter for OFDM-CDMA downlink system: patent 95 128 638 Taiwan: IPC H 04 L 27/26, H 04 L 27/36 / Chin-Peng L., Wei-Chieh H. № TW095128638 — appl. 04.08.06 — publ. 11.10.09.
  81. Vandendorpe, L. Multitone direct sequence CDMA system in an indoor wireless environment / L. Vandendorpe // Proceedings of IEEE First Symposium of Communications and Vehicular Technology. Oct. 1993. — pp. 411—418.
  82. Vencatesh, S. Multi User Chaos Based DS-CDMA System Using Orthogonal Chaotic Vector / S. Vencatesh, P. Singh // International Conference on Electronic Systems. Rourkela: National Institute of Technology, 2011. — pp. 339−342.
  83. Viterbi, A. Error Bounds for Convolutional Codes and an Asymptotically Optimum Decoding Algorithm / A. Viterbi // IEEE Transactions on Information Theory. Apr. 1967. — vol. 13. — pp. 260−269.
  84. Watterson, C.C. Experimental Confirmation of an HF Channel Model / C.C. Watterson, J.R. Juroshek, W.D. Bensema // IEEE Transactions on Communications Technology. Dec. 1970. — vol. 18, № 6. — pp. 792−803.
  85. Waveforms comprising a plurality of elements and transmission thereof: patent 7 881 393 USA: H 04 K 1/10, H 04 L 27/28, H 04 L 27/00 / Karabinis P.D. — assignee EICES Research, Inc. № 7 881 393 — appl. 17.11.09 — publ. 01.02.11. — p. 6.
  86. Wideband HF Modeling and Simulation Text.: National Telecommunications and Information Administration (NTIA) Report / NTIA. Jul. 1987. — p. 96. — № 87 221.
  87. Willink, T.J. Rapid HF Channel Estimation / T.J. Willink // IEE Colloquium on Frequency Selection and Management Techniques for HF Communications. Feb. 2006.-p. 26/1−6.
  88. Wren, T.J. Orthogonal Chaotic Vector Shift Keying in Digital Communications / T.J. Wren. Brighton: University of Sussex, 2007. — p. 202.
  89. Yang, T. A survey of chaotic secure communication systems / T. Yang // International Journal of Computional Cognition. Jun. 2004. — vol. 2, № 2. — pp. 81 130.
  90. Yee, N. Multi-carrier CDMA for indoor wireless radio networks / N. Yee, J.-P. Linnartz, G. Fettweis // Proceedings of International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC '93). Sept. 1993. — pp. 109−113.
  91. Zogas, E.A. Equal gain combining over Nakagami-n (rice) and Nakagami-q (Hoyt) generalized fading channels / E.A. Zogas, G.K. Karagiannidis, S.A. Kotsopoulos // IEEE Transactions on Wireless Communications. Mar. 2005. — vol. 4, iss. 2. — pp. 374−379.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!