Комбинированная обработка шумоподобных сигналов в сверхширокополосных каналах связи

Сложные сигналы находят все более широкое применение в радиотехнических системах. В литературе такие сигналы называют также широкополосными или сигналами с рассеянным спектром. Особенностью их использования является то, что занимаемая ими полоса частот АР намного превосходит информационную скорость Л. Это значит, что показатель расширения спектра Вс = АЕ/К для широкополосных сигналов намного больше единицы. В радиолокации вместо показателя расширения спектра используют близкое по смыслу понятие базы сигнала Вс которую определяют как произведение полосы частот, А Г излучаемого символа на его длительность Т. В отличие от простых сигналов, для которых база Вс ~ база сложных сигналов может быть равна десяткам и даже сотням тысяч. Благодаря большой избыточности широкополосные сигналы используют для широкого круга задач: подавление вредного влияния естественных и преднамеренных помехкодовое разделение каналов в системах множественного доступа, в которых абоненты работают в общей полосе частот;

разделение лучей при многолучевом распространении сигнала, а так же для «изучения» их статистических характеристик в адаптивных каналах связиобеспечение скрытности передачи информации путем снижения спектральной плотности излучаемой мощности и возможности передачи сигнала на уровне фонового излучения, что затрудняет не только детектирование подобных сигналов сторонними наблюдателями, но и скрывает факт наличия самого излучения. Поэтому такие сигналы называют сигналами с низкой вероятностью перехвата (НВП) — повторное использование частотного ресурса за счет электромагнитной совместимости с традиционными системами связи, использующими простые сигналыполучение точных дальностей и перемещений при измерениях в радиолокации и навигации.

Из-за своих корреляционных свойств и псевдослучайности, которая делает сложные сигналы похожими на случайный шум, они получили также название шумоподобных сигналов (ШПС). Шумоподобные сигналы применяются в радиосвязи уже более 50 лет, но до 60-х гг. системы на их основе были доступны только военным структурам, а любая информация о создававшихся системах основательно засекречивалась. К концу 70-х практически была сформирована базирующаяся на их основе система связи с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access, CDMA) (в те годы ее главным недостатком считалась сложность технической реализации), а в середине 90-х годов появились первые коммерческие системы.

Быстрому расширению области применения мобильных систем связи способствовали сравнительно недавние достижения полупроводниковой техники. В этом отношении одним из важных новых факторов служит наличие надежных экономичных полупроводниковых приборов, хорошо работающих на высоких частотах. Существенную роль сыграла и разработка недорогих экономичных логических СБИС, позволивших перейти от аналогового способа обработки широкополосных сигналов к цифровому и исключить такие недостатки аналогового способа как невысокие стабильность и линейность трактов, не идентичность каналов, трудности фильтрации. Использование современной элементной базы (цифровых сигнальных процессоров (ЦСП) — DSP) и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС — programmable logic devices (PLD)) в демодуляторах при реализации алгоритмов ЦОС позволило снизить массу, габариты и цену устройств, существенно повысить их надёжность. Несмотря на впечатляющие достижения полупроводниковой техники, в настоящее время реализованы системы беспроводной связи CdmaOne и CDMA2000 и UMTS с полосами каналов 1,25 МГц и 5 МГц, а рекомендуемые для освоения полосы частот в коммерческих системах связи нового поколения не превышают 45 МГц. Как показывает практика, разработка недорогих экономичных цифровых сигнальных процессоров для обработки сигналов с базой 64 000 и полосой до 50 МГц представляет собой серьезную проблему обеспечения их бесперебойной работы при требуемом быстродействии и сталкивается с принципиальными трудностями отладки и анализа проектных решений. Существующие в настоящее время системы связи с ШПС, общая рабочая полоса которых превышает 64 МГц, не являются системами общего пользования и, как правило, их эксплуатация проходит в рамках экспериментальных моделей и исследовательских полигонов.

Тем не менее, стратегическое направление развития средств связи как общего, так и специального применения связано с разработкой методов и средств обработки сигналов с шириной спектра десятки — сотни мегагерц. Так, по рекомендации ITU, начиная с систем связи поколения 3G, ширина спектра несущего сигнала должна выбираться кратной 5 МГц.

В значительной степени решить проблему повышения полосы обрабатываемых сигналов позволяют такие устройства функциональной электроники, как устройства на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Акустоэлекгронные радиокомпоненты (АРК) по сравнению с их известными функциональными аналогами обладают особой спецификой, заключающейся в том, что традиционные схемотехнические способы получения заданных параметров сменяются при переходе к АРК способами топологическими. По существу, в топологии (геометрии) структуры, расположенной на поверхности звукопровода, «записаны» все электрические параметры АРК (с учетом электрофизических параметров звукопровода). Формирование сигналов и их обработка в приемном устройстве акустоэлектронными компонентами осуществляется непосредственно на радиочастоте, при этом отсутствуют такие традиционные узлы, как задающие генераторы и модуляторы. Малая площадь, занимаемая кодирующей топологией на поверхности пьезоэлектрика, позволяет на одной подложке реализовать несколько каналов формирования и обработки ШПС. Устройства на ПАВ позволяют реализовывать когерентные согласованные фильтры для таких форматов радиосигналов как фазоманипулированные (ФМн), частотно-манипулированные (ЧМн), дискретно-временные (ДВ), а так же смешанные форматы сигналов, являющиеся комбинацией выше названых.

При термостабилизации подложек из пьезокристаллов максимальная длительность сигнала может составлять несколько десятков микросекунд и ограничивается технологической точностью изготовления топологии на больших расстояниях (несколько сантиметров). Ширина спектра ШПС может составлять до 50% от центральной частоты при центральной частоте свыше гигагерца. Негативным фактором при увеличении ширины спектра является увеличение потерь на преобразование электрического сигнала в ПАВ. Современная технология позволяет создавать устройства на ПАВ, способных работать на частотах вплоть до 3 ГГц [81, 82]. Исходя из перечисленных выше ограничений на частотно-временной формат сигналов, реально, методами акустоэлектроники можно формировать и обрабатывать сигналы с базой до нескольких сотен. Применение сигналов с базой более 500 связано с решением сложных технических и технологических проблем и может быть экономически не оправдано.

Поскольку аналоговые устройства не обладают достаточной линейностью при обработке сигналов большой длительности и в большей степени подвержены влияниям дестабилизирующих внешних факторов чем цифровая техника, а цифровая техника, в свою очередь, значительно уступает по быстродействию аналоговой технике, то возможен компромиссный вариант построения систем связи с сверхширокополосными сигналами большой длительности — комбинированная обработка сигналов. Суть комбинированной обработки сигналов заключается в том, чтобы обработке подвергать не весь широкополосный сигнал большой длительности, а сформировать его из нескольких коротких широкополосных сигналов, длительность которых доступна для обработки аналоговыми когерентными согласованными фильтрами на ПАВ. После детектирования и оцифровки дальнейшую обработку сложного сигнала по видеочастоте производить средствами цифровой техники. Такой подход позволяет компенсировать недостатки аналоговых методов обработки сигналов цифровыми методами и является одним из основных путей преодоления трудностей, связанных с реализацией оптимальных правил обработки ШПС.

Такие неоптимальные (или квазиоптимальные) алгоритмы обработки обычно строятся так, чтобы, несколько ухудшая параметры обнаружения и различения сигналов на фоне помех, либо упростить устройство обработки и поиска, либо сократить время поиска, либо дать какие-либо другие преимущества по сравнению с оптимальным правилом. И если ухудшение параметров не велико, а преимущества, связанные с практической реализацией или функционированием системы, существенны, то применение квазиоптимальных алгоритмов оказывается выгодным. В данном случае применение комбинированной обработки сложных сигналов существенно снижает и без того жесткие требования к радиочастотным.

ПАВ-фильтрам и сигнальным процессорам, позволяя тем самым практически неограниченно увеличивать базу составного сигнала (база результирующего сигнала равна произведению баз ПСП и чипового ШПС), а так же преодолеть трудности с реализацией смены кода на IlAB-фильтрах за счет ПСП-кодирования.

Применение согласованных фильтров не требует синхронизации опорной функции с входным сигналом для получения корреляционной функции, т.к. согласованные фильтры, в отличие от корреляторов, относятся к классу ЛИВ-систем (линейных инвариантных во времени). Однако, некогерентное накопление и декодирование сигналов требует взятие отсчетов в пиках главных лепестков автокорреляционной функции, что с точки зрения сложности построения системы обнаружения и синхронизации делает системы с согласованными фильтрами адекватными системам с корреляторами. Поэтому представляет особый интерес исследование квазиоптимальных беспоисковых цифровых систем последетекгорного обнаружения и синхронизации по информационной совокупности [22, 105].

В настоящее время известны реализации ряда систем сверхширокополосного зондирования, принцип действия которых основан на применении сверхкоротких, порядка 250 — 500 пс., импульсов [6, 70 — 74]. Мобильная реализация таких систем ограничивает радиус их действия 15 — 150 метрами. Одним из существенных факторов сдерживающих развитие таких систем является низкая энергетика сверхкоротких импульсов. Возможен альтернативный подход к вопросам построения сверхширокополосных систем с непрерывными сигналами, основной задачей которых является формирование и обработка сигнала со сверхнизкой спектральной плотности излучения и защита от обнаружения таких систем по полю [34, 35]. Актуальной проблемой является оценка эффективности алгоритмов декодирования сверхширокополосных непрерывных сигналов и выработка рекомендаций по адаптации таких систем к решению основного вопроса — обеспечения скрытности работы.

Целью работы является разработка квазиоптимальных алгоритмов обработки сигналов с расширенным спектром методом объединения сильных сторон аналоговой функциональной электроники и цифровой обработки сигналов, позволяющих на порядок увеличить полосу сложных сигналов, применяемых в современных системах связи при существенном упрощении реализации приемных устройств.

Основные задачи исследования.

Поставленная цель исследований требует решения следующих задач:

1. Получить аналитические выражения зависимости энергетической эффективности многоступенчатой комбинированной обработки, использующей взаимои автокорреляционные методы детектирования сложных сигналов, от коэффициента расширения спеюра для систем связи с низкой вероятностью перехвата.

2. Оценить степень влияния амплитудно-фазовых искажений сигнала, вызванных доплеровскими сдвигами частот и вторичными эффектами акустоэлектронных радиокомпонентов, на увеличение потерь обработки сложного сигнала при когерентном, автокорреляционном и комбинированном методах приема сложных сигналов.

3. Исследовать эффективность квазиоптимальных алгоритмов цифровой последетекторной обработки сигналов, учитывающих ограничения аппаратного ресурса по скорости исполнения квадратичных операций.

4. Разработать цифровой сигнальный процессор на основе СБИС программируемой логики и оценить эффективность аппаратных средств цифровой последетекторной обработки шумоподобных сигналов для работы систем связи в условиях априорной неопределенности интенсивности гауссовских шумов и многолучевого распространения сигнала.

5. Разработать имитационную модель сверхширокополосного канала связи, использующего методы квадратурного кодирования случайной последовательностью для формирования сигналов с сверхнизкой спектральной плотностью мощности излучения.

6. Методом статистических испытаний выполнить сравнительный анализ эффективности приема, использующего метод квадратичной петли, для декодирования сигналов с сверхнизкой спектральной плотностью мощности излучения.

Методы исследования.

Решение поставленных задач проводилось с использованием математического аппарата теории помехоустойчивого кодирования, теории вероятностей, статистической радиотехники и математической статистики. Теоретические результаты были подтверждены экспериментальными исследованиями, включающими проведение стендовых испытаний лабораторных макетов и имитационного моделирования с использованием ЭВМ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Замена операции усреднения квадрата выборки на операцию усреднения модуля выборки входного сигнала схемы оценки порога принятия решения в алгоритме оптимального обнаружения детерминированных сигналов в каналах связи с априорной неопределенностью интенсивности аддитивных белых гауссовских шумов сохраняет инвариантность вероятности ложного обнаружения сигнала по отношению к изменению уровня шума.

2. Для когерентного детектора аппроксимация плотностей распределения вероятностей случайных процессов на входе решающего устройства модифицированного алгоритма обнаружения гауссовскими распределениями вероятностей позволяет получить плотную верхнюю границу суммарной вероятности ошибок первого и второго рода.

3. Вносимые энергетические потери метода квадратичной петли, примененного для сжатия спектра фазоманипулированного сигнала с рассеянным спектром, алгоритм формирования которого основан на балансной модуляции квадратурных составляющих несущей частоты случайной сверхширокополосной бинарной последовательностью и результатом ее перемножения с информационной бинарной последовательностью, не превышают 3 дБ относительно автокорреляционного метода приема для коэффициентов расширения спектра свыше 10 при вероятности ошибки не меньше 10″ .

Достоверность результатов.

Достоверность численных результатов и полученных аналитических выражений, подтверждающих первое выносимое на защиту положение, обеспечивается их физической непротиворечивостью, подтверждается результатами компьютерного моделирования и лабораторных испытаний действующего макета приемника, реализующего модифицированный алгоритм обнаружения детерминированных сигналов в каналах связи с априорной неопределенностью интенсивности аддитивных белых гауссовских шумов.

Правомерность использования гауссовской аппроксимации случайных процессов (см. положение 2) следует из утверждений центральной предельной теоремы теории вероятностей и подтверждается результатами имитационного моделирования разработанных схем. Вывод аналитических выражений для оценки вероятности ошибки обнаружения сложного сигнала опирается на основные законы теории вероятностей и математической статистики, а также на результаты теоретических исследований таких авторов как Пестряков В. Б. (1973), Бакут П. А. (1984), Левин Б. Р. (1989) и др.

Достоверность результатов работы имитационных моделей сверхширокополосного канала связи (положение 3) базируется на полном соответствии численных значений тестовых испытаний функциональных узлов моделируемого канала теоретическим, определяющим зависимости вероятностей ошибки приема от энергетических параметров сигнала и шума. Качественный анализ вероятностных характеристик полностью согласуется с выводами и утверждениями, полученными ранее в работах других авторов (Варакин Л.Е., 1970; Борисов Ю. П., 1967; Левин Б. Р., 1989; Прокис Дж., 2000). Максимальный коэффициент расширения спектра моделируемого канала равен 100.

Точность численных значений оценки вероятностей приема составляет не менее двух значащих цифр после запятой, но не хуже 10″ 5.

Научная новизна. В ходе исследований впервые были получены следующие новые результаты:

1. На основе полученных аналитических выражений, позволяющих оценить помехоустойчивости методов приема сигналов с расширенным спектром с учетом влияния вторичных эффектов устройств функциональной электроники и доплеровских частотных расстроек канала связи с аддитивным белым гауссовским шумом, проведен сравнительный анализ по скрытности работы систем связи, использующих когерентные, автокорреляционные и комбинированные методы обработки сложных сигналов. Показаны границы эффективности применения каждого из указанных методов приема.

2. Впервые предложен и практически реализован квазиоптимальный алгоритм последетекторного обнаружения сигналов, не содержащий квадратичных операций обработки сигналов и фиксирующий вероятность ложного срабатывания системы синхронизации при априорной неопределенности интенсивности аддитивных гауссовских шумов. На основе гауссовской аппроксимации плотностей распределения случайных процессов на входе решающего устройства квазиоптимального алгоритма обнаружения сигнала выведены общие выражения для расчета суммарной вероятности ошибки обнаружения, позволяющие рассчитать оптимальный коэффициент порога.

3. Разработан и исследован методом статистических испытаний (Монте-Карло) алгоритм формирования сигнала с сверхнизкой спектральной плотностью излучаемой мощности, допускающий упрощенную процедуру сжатия его спектра методом квадратичной петли. Основу метода формирования сложного сигнала составляет модуляция информационной бинарной последовательности сверхширокополосным случайным кодом с последующей передачей случайной и результирующей последовательности на квадратурных составляющих несущей. Дана оценка эффективности применения предложенного алгоритма в многоканальных системах связи, а также в системах связи с низкой вероятностью перехвата.

Научная ценность.

В ходе работы получила дальнейшее развитие теория потенциальной помехоустойчивости систем связи с шумоподобными сигналами для каналов с аддитивным белым гауссовским шумом и доплеровским рассеянием. Результаты диссертационной работы позволяют сделать ряд обобщений для характеристик скрытности систем передачи информации, использующих автокорреляционные, взаимокорреляционные и комбинированные методы приема сигналов с расширенным спектром.

Практическая значимость.

Проведенные исследования и полученные аналитические выражения для оценки эффективности скрытности цифровой линии связи позволяют осуществлять практическую разработку систем связи с шумоподобными сигналами, характеризующихся полосой частот свыше 100 МГц и коэффициентом расширения спектра десятки тысяч. Предложенные алгоритмы многоступенчатой обработки сигналов с расширенным спектром позволяют на порядок увеличить полосу шумоподобных сигналов, применяемых в современных системах связи.

Разработанный квазиоптимальный алгоритм обнаружения сигнала в условиях априорной неопределенности интенсивности аддитивных гауссовских шумов, а также механизмы его аппаратной реализации могут с успехом применяться в системах синхронизации по информационной совокупности. Обладая низкими энергетическими потерями обработки сигнала, не более 3 дБ, данный алгоритм требует вдвое меньший ресурс аппаратной реализации по сравнению с оптимальным алгоритмом, не содержит квадратичных операций, снижающих быстродействие цифровых процессоров, не теряет эффективности в условиях многолучевого распространения сигнала.

Предложенный алгоритм расширения спектра сигнала модуляцией сверхширокополосной случайной последовательностью с квадратичным алгоритмом декодирования, не смотря на высокий уровень энергетических потерь обработки (10 дБ для коэффициента расширения спектра более 100 при вероятности ошибки декодирования символа менее 10″ 3), обладает свойством беспоискового декодирования сложного сигнала и безадаптивного выбеливания узкополосных помех, и может использоваться в системах связи, для которых применение иных алгоритмов расширения спектра (получения сверхнизкой спектральной плотности мощности излучения) не возможно из соображений сложности аппаратной реализации или повышенного энергопотребления.

Результаты диссертационной работы могут быть рекомендованы для использования в организациях ГК ФГУП НПК «Красная Заря» (г. Санкт-Петербург) и ГМНТЦ «Наука» (г. Москва) для разработки аппаратуры повышенной степени скрытности системы цифровой сверхширокополосной связи нового поколения.

Реализация работы.

Результаты работы реализованы при разработке радиомодемов широкополосной цифровой линии связи с шумоподобными сигналами. Радиомодемы прошли серию успешных эксплутационных испытаний в составе стендов ГК ФГУП НГЖ «Красная Заря» (Санкт-Петербург, 2000 г.), совместных эксплуатационных испытаний лаб. «Радиооптики» НИЧ ТУ СУР (г. Томск) и ГМНТЦ «Наука» (г. Москва, 2002 г.).

По результатам диссертационной работы был разработан сигнальный процессор, реализованный в виде действующего цифрового модуля на микросхеме протраммируемой логики и обеспечивающий прием сложных сигналов в условиях априорной неопределенности интенсивности шумов при многолучевом распространении сигнала. Суммарный коэффициент расширения спектра системы синхронизации действующей модели радиомодема на ШПС составил 1984 при ширине полосы частот сложного сигнала 64 МГц.

Личный вклад автора. Все результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично. Это касается:

— результатов сравнительного анализа по скрытности передачи информации для систем, использующих комбинированный, взаимокорреляционный и автокорреляционный методы приема, включая влияние амплитудно-фазовых искажений на величину потерь обработки сложных сигналов;

— разработки, теоретического анализа и практической реализации последетекторного алгоритма синхронизации сложных сигналов по информационной совокупности;

— разработки и исследования алгоритмов сверхширокополосного кодирования сигналов для организации систем связи с сверхнизкой спектральной плотностью мощности излучения.

В экспериментальных исследованиях автор принимал участие в постановке задач, обработке, анализе и интерпретации полученных данных.

Апробация работы и публикации.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на ряде научно-технических семинаров и конференций, среди них: Всероссийская научнотехническая конференция «Информационные технологии в электронике и электроэнергетике» (Чебоксары, 2000) — 5-я Всероссийская научная конференция студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2000) — 45-й Интернациональный научный коллоквиум (Ильменау, Германия, 2000) — Межрегиональная научно-техническая конференция «Научная сессия ТУ СУР» (Томск, 2002) — 4-я международная научно-техническая конференция молодых специалистов стран СНГ «Техника и технология связи» (Алматы, 2002) — 2-я Всероссийская научно-техническая конференция «Авионика 2003» (Томск, 2003) — IX международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2003) — Всероссийская научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления» (Томск, 2003). Основные результаты диссертации опубликованы в работах [34 — 36, 54 — 56, 99−101, 104, 105, 109].

Работа состоит из четырех глав.

Первая глава является обзорной.

Вторая глава посвящена анализу помехоустойчивости сверхширокополосного приемника шумоподобных сигналов в приложении к скрытности передачи информации, характеризующейся обеспечением требуемой вероятности перехвата информации за заданный временной интервал. Рассмотрены задачи оценки потерь комбинированной обработки шумоподобных сигналов для взаимокорреляционного и автокорреляционного методов детектирования при различных соотношениях когерентно и некогерентно накапливаемой части сигнала при больших коэффициентах расширения спектра. Представлены оценки потерь обработки сложных фазокодоманипулированных сигналов для фазовых искажений, вызванных доплеровскими сдвигами частоты и внешними дестабилизирующими факторами устройств функциональной электроники.

В третьей главе изложен анализ инвариантных методов обнаружения и синхронизации ШПС в условиях априорной неопределенности уровня аддитивного белого гауссовского шума. Рассмотрены алгоритмы квазиоптимальных обнаружителей ШПС, дана оценка их вероятностных характеристик. Представлены результаты моделирования работы квазиоптимальных обнаружителей сложных сигналов и даны точностные характеристики аппроксимации реальных распределений гауссовскими распределениями для двух классов детекторов: автокорреляционного и взаимокорреляционного. Предложена схема квазиоптимального обнаружителя сложных сигналов, позволяющая с высокой степенью точности оценивать шумовую составляющую входного процесса, а также представлены результаты работы ее реализации в виде радиомодема на ШПС.

В четвертой главе исследованы параметры помехоустойчивости сверхширокополосного приемника шумоподобных сигналов, использующего принцип автокорреляционного преобразования спектра входного сигнала для декодирования широкополосных сигналов. Рассмотрена задача организации многоканальной передачи информации широкополосной системы связи, а также метод формирования сложного сигнала для построения систем с низкой вероятностью перехвата. Представлены результаты моделирования работы сверхширокополосных приемников сложных сигналов, дан их временной и спектральный анализ. Получены численные характеристики помехоустойчивости систем с квадратичным и автокорреляционным декодером.

174 Выводы.

Проведенные исследования показали принципиальную возможность построения сверхпшрокополосных систем связи, полоса обработки которых может быть ограничена лишь техническими возможностями аналоговой техники. Алгоритм кодирования информации вплотную приближен к идее реализации шумоподобного спектра передаваемого сообщения, система обладает повышенной скрытностью передачи за счет снижения спектральной плотности мощности излучения.

Гибкость представленных алгоритмов формирования и обработки сверхширокополосных сигналов заключается в возможности перераспределения аппаратных и программных ресурсов технической реализации.

Негативным фактором упрощения алгоритма приема сверхширокополосных сигналов является повышение уровня энергетических потерь на их обработку. Для коэффициентов расширения спектра сигнала более 100 потери обработки составляют порядка 10 дБ по отношению к когерентному методу приема и около 2 дБ по отношению к автокорреляционному методу приема широкополосных сигналов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Основными результатами настоящей работы являются:

1. Получены общие выражения для расчета потерь на обработку комбинированных методов приема, сочетающих в себе когерентный прием коротких сверхширокополосных сигналов согласованными фильтрами на ПАВ и последетекгорное накопление энергии сигнала цифровыми сигнальными процессорами.

2. Проведен сравнительный анализ скрытности работы систем, использующих автокорреляционный, взаимокорреляционный и комбинированный методы декодирования сложных сигналов. Результаты расчетов свидетельствуют о том, что увеличение скрытности систем связи для комбинированных методов приема при заданном качестве связи и заданной достоверности обнаружения системы сторонним наблюдателем возможно лишь за счет увеличения коэффициента расширения спектра сигнала, обрабатываемого в когерентных согласованных фильтрах.

3. Оценено влияние фазовых искажений фазокодоманипулированных сигналов на величину потерь обработки для различных методов приема сложных сигналов при увеличении коэффициентов расширения спектра до несколько тысяч. Показано, что комбинированные методы обработки сложных сигналов при больших регулярных фазовых искажениях, вызванных температурной нестабильностью функциональных узлов и доплеровскими сдвигами частот, обеспечивают лучшее качество приема, чем когерентные методы приема.

4. Представлен статистический анализ оптимальных и квазиоптимальных последетекгорных обнаружителей сигналов, работающих в условиях априорной неопределенности интенсивности аддитивных гауссовских шумов. Показано, что гауссовская аппроксимация плотностей распределения случайных процессов на выходе взаимокорреляционного детектора обладает хорошим приближением для расчета вероятностных характеристик последетекгорных схем обнаружения и синхронизации сложных сигналов.

5. Для каналов связи с априорной неопределенностью интенсивности гауссовских шумов показано, что энергетические потери обработки сложных сигналов квазиоптимальным алгоритмом при линейном детекторе составляют 6 дБ, при автокорреляционном детекторе — не более 3 дБ. Точное вычисление шумового порога квазиоптимальным обнаружителем возможно без дополнительных аппаратурных затрат, что, при автокорреляционном методе детектирования, позволяет компенсировать потери в 3 дБ и приблизиться к характеристике обнаружения оптимального приемника.

6. Представлены результаты экспериментальной реализации цифровых алгоритмов последетекгорного обнаружения. Показано, что возможно построение системы синхронизации с вероятностью суммарной ошибки первого и второго рода (критерий Неймана-Пирсона) не более 10″ 5 при отношении сигнал/шум в пиках автокорреляционных функций не более 3 дБ для коэффициента расширения спектра последетекторной обработки сигнала Ва = 64-м (автокорреляционный детектор).

7. Предложены оригинальные алгоритмы формирования и квазиоптимальной обработки сверхширокополосных ФКМ радиосигналов, использующие методы квадратичной петли и ОФМ-декодера для организации систем связи со сверхнизкой плотностью мощности излучения. Проведен их вероятностный анализ методом статистических испытаний.