Помехозащищенные методы доведения информации в широкополосных системах в условиях комплекса помех тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат наук Майоров, Виталий Викторович

• Майоров, Виталий Викторович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Майоров, Виталий Викторович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 Анализ методов синхронизации и приема ШПС с целью повышения устойчивости функционирования систем телекоммуникаций в условиях действия комплекса помех

1.1 Анализ состояния развития широкополосных систем

1.2 Линейный алгоритм поиска и обнаружения, оптимальный при действии флюктуационных помех

1.3 Виды и методы синхронизации в системах телекоммуникаций

1.4 Анализ возможных путей повышения помехоустойчивости поиска и обнаружения ШПС

Выводы

2 Исследование корреляционных свойств ШПС, манипулированных М-последовательностями

2.1 Оценка характеристик ВКФ ШПС и их влияние на эффективность систем телекоммуникаций

2.2 Определение М-последовательностей с максимальными значениями ВКФ

2.3 Сравнительный анализ результатов расчета корреляционных характеристик

2.4 Повышение эффективности поиска и обнаружения на основе использования новых свойств М-последовательностей

2.4.1 Алгоритм поиска и обнаружения по сумме трех экстремумов ВКФ

2.4.2 Алгоритм поиска и обнаружения по разнице двух экстремумов ВКФ

2.4.3 Алгоритм поиска и обнаружения, защищенный от действия парных структурных помех

2.4.4 Алгоритм ускоренного поиска и обнаружения по экстремумам ВКФ

2.4.5 Сравнительная оценка эффективности алгоритмов поиска и

обнаружения

2.5 Алгоритм поиска и обнаружения ШПС с селекцией

структуроподобных сигналов

Выводы

3 Оптимизация методов синхронизации и выделения информации в системах телекоммуникаций с ШПС

3.1 Оптимизация методов помехоустойчивой синхронизации

3.2 Оптимизация выделения информации методом цифрового накопления и мажоритарного правила исправления ошибок

Выводы

4 Техническая реализация научных результатов диссертационной работы

4.1 Приемное устройство на основе М-последовательностей для степени »2=12

4.2 Приемное устройство на двух согласованных фильтрах

Выводы

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Помехозащищенные методы доведения информации в широкополосных системах в условиях комплекса помех»

Введение

Актуальность темы исследования

В последние десятилетия широкое распространение получили системы телекоммуникаций с использованием широкополосных сигналов (1ППС), которые обеспечивают более высокие параметры по помехоустойчивости, разведзащищенности, эффективности использования радиочастотного спектра. В связи с большой загруженностью радиодиапазона частот основным фактором препятствующим обеспечению достоверного доведения информации является воздействие на вход приемного устройства различного вида помех: внешних и внутрисистемных помех, флюктуационных, узкополосных, импульсных, структурных помех (в том числе преднамеренных).

Во многих случаях задача доведения информации формулируется следующим образом:

- задан объем формализованного сообщения Ь бит;

- предельное время, в течение которого кодограмма должна быть достоверно доведена максимальному количеству потребителей;

- кодограмма должна быть доведена до потребителя с вероятностью не ниже заданной/?прКДГ >/?ПрКДГзад .

Для многих систем управления процессами или объектами вероятность правильного приема кодограммы /?Пркдгзад задается на уровне 0,9 + 0,98 и выше. Из этого требования следует, что для приема кодограммы с длиной /,=100 бит необходимый уровень вероятности ошибки приема символа должен быть не более АшрЮ"3. Для случая использования ортогональных сигналов и некогерентной обработки вероятности ошибки рош=10"3 соответствует вероятность ложного

/у

обнаружения (ЛО)/?ло~3-10", при которой установление успешной синхронизации сложно реализовать. Чтобы обеспечить хотя бы равные вероятности ошибок при обнаружении и выделении информации, вероятность ЛО должна быть снижена более чем на порядок. Для этого при линейном корреляционном алгоритме требуется увеличивать энергию синхросигнала примерно в 2 раза. В тоже время

в реальных условиях из-за сложной помеховой обстановки и ограничений мощности передатчика вероятность ошибки приема символа может превышать

Л 4

уровень 10* 10 . Очевидно, что для обеспечения необходимых вероятностей рло , АфВДг является актуальной задача разработки новых помехозащищенных алгоритмов и методов синхронизации и приема. В связи с этим тема диссертационной работы «Помехозащищенные методы доведения информации в широкополосных системах в условиях комплекса помех» актуальна.

Степень разработанности темы исследования

Успешное доведение информации требует решения триединой задачи:

- разработка эффективных алгоритмов поиска и обнаружения;

- оптимизация методов синхронизации;

- оптимизация методов выделения информации.

При этом первоначально требуется провести исследование корреляционных свойств применяемых сигнально-кодовых конструкций.

Передача данных с применением ШПС теоретически известна давно. Еще во время Великой Отечественной войны академик В.А. Котельников разработал теорию потенциальной помехоустойчивости, опубликованную в 1956 году и ставшую основополагающей для последующих поколений ученых.

Обзоры ранних работ по применению ШПС в радиоуправлении и радиосвязи были сделаны профессором В.Б. Пестряковым в книге «Шумо-подобные сигналы в системах передачи информации», затем Л.Е. Варакиным в книге «Системы связи с шумоподобными сигналами». Отдельным теоретическим и практическим вопросам по широкополосной передаче информации посвящено много публикаций. В литературе имеются также некоторые данные по характеристикам применяемых сигнально-кодовых конструкций, например, автокорреляционные функции (АКФ) и взаимокорреляционные функции (ВКФ) широко используемых М-последовательностей (МП) различной длины В=2т-1, где т - степень порождающего многочлена. Приводятся их обобщенные параметры: среднее значение модуля боковых экстремумов, интервалы изменения

наибольших боковых экстремумов ВКФ, спектральные характеристики. Эти сведения содержатся, например, в работах A.A. Бессарабовой, Н.И. Смирнова.

В упомянутой работе JI.E. Варакина представлена интегральная оценка значений апериодических ВКФ, дающая среднеквадратическую величину 1/V2Z?. Однако такая оценка не позволяет судить о величинах максимальных экстремумов ВКФ. Приведенные в литературе данные недостаточны и получены косвенным образом, так как до настоящего времени нет метода нахождения оценок экстремумов по структурным свойствам сигналов. Таким образом, целесообразны дальнейшие исследования корреляционных свойств применяемых сигналов, оценка потенциальных возможностей алгоритмов их обнаружения и приема в условиях комплекса помех. Необходим системный подход к решению единой противоречивой задачи достоверного приема при действии комплекса мощных помех за ограниченное время, что в известных публикациях отсутствует или же рассматривается в идеализированном (упрощенном) виде.

Цели и задачи

Цель работы - повышение эффективности передачи данных в широкополосных системах управления в условиях действия комплекса флюктуационных, узкополосных, импульсных и структурных помех.

Для достижения цели необходимо решить следующие частные задачи:

1) исследование манипулирующих псевдослучайных последовательностей (ПСП) с улучшенными корреляционными свойствами;

2) разработка эффективных алгоритмов поиска и обнаружения ШПС в условиях комплекса помех с оценкой среднего времени поиска и синхронизации;

3) оптимизация методов различения ортогональных двоичных сигналов.

Объектом исследований является помехоустойчивая широкополосная

приемная аппаратура.

Предметом исследований является оптимизация методов поиска и обнаружения, синхронизации и различения двоичных сигналов в условиях комплекса помех (пункт 11 паспорта специальности).

Научная новизна

1) в отличие от известных, в результате исследований выявлены свойства МП с четной степенью порождающего многочлена, связанные с величинами максимальных экстремумов ВКФ, их временными сдвигами и номерами соответствующих порождающих многочленов. Найденные экстремумы ВКФ прямо пропорциональны базе ШПС В, а не среднеквадратическому значению; МП с выявленными экстремумами ВКФ образуют между собой замкнутые пары или тройки в зависимости от степени порождающего многочлена;

2) в отличие от известных, разработанные для условий действия комплекса помех алгоритмы поиска и обнаружения ШПС основаны на использовании выявленных корреляционных свойств МП с четной степенью порождающего многочлена, заключающихся в том, что для парных МП ВКФ имеет сумму больших экстремумов, появляющихся при сдвигах кратных трети базы, равную постоянному значению (В-2), причем два последних экстремума всегда равны между собой;

3) в отличие от известных, новые аналитические результаты для адаптивного алгоритма цифрового накопления связывают вероятность правильного приема кодограммы с вероятностью правильного распознавания символа и временем обработки, отсутствующие в литературе.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость результатов работы состоит в том, что выявленные свойства МП с четной степенью порождающего многочлена, полученные аналитические результаты для оценивания и оптимизации вероятностно-временных характеристик (ВВХ) доведения информации вносят вклад в развитие теории широкополосных сигналов и теории передачи дискретных сообщений.

Практическая значимость состоит в том, что разработанные алгоритмы и методы позволяют эффективно функционировать радиолиниям систем управления в условиях действия флюктуационных, узкополосных, импульсных, структурных помех. Разработанные алгоритмы обеспечивают снижение

вероятности ЛО более чем на порядок по сравнению с линейным алгоритмом корреляционной обработки.

Результаты диссертационной работы использованы в Воронежском государственном техническом университете в учебном процессе, а также в ОАО «Концерн «Созвездие» при разработке перспективной системы телекоммуникаций и при создании радиотехнических комплексов управления, что подтверждается наличием соответствующих актов.

Методология и методы исследования

При решении частных задач для достижения цели работы применялись следующие методы исследования: теория сложных сигналов, теория передачи дискретных сообщений, теория вероятностей.

Положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие результаты:

- выявленные свойства МП с четной степенью порождающего многочлена;

- алгоритмы поиска и обнаружения ШПС в условиях комплекса помех, основанные на использовании выявленных корреляционных свойств МП с четной степенью порождающего многочлена;

- результаты оптимизации различения ортогональных двоичных сигналов методом цифрового накопления с мажоритарным правилом принятия решения.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность научных результатов и положений подтверждается высокой сходимостью результатов, полученных аналитическим путем, и результатов, полученных при моделировании, с экспериментальными данными, а обеспечивается обоснованным выбором исходных данных, применением существующих моделей сигнала и помех, корректным выбором основных допущений и ограничений при формулировании постановок задач и использованием современного, апробированного математического аппарата.

Результаты и положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на следующих конференциях:

1. XIII Международной научно-технической конференции «Радиолокация,

навигация, связь» (Воронеж, 2007 г.);

2. IX Международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2008 г.);

3. XV Международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2009 г.);

4. X Международной научно-технической конференции «Кибернетика и высокие технологии XXI века» (Воронеж, 2009 г.).

По материалам диссертации опубликовано 10 статей и 5 докладов. Технические решения защищены четырьмя патентами.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка цитируемой литературы, содержащего 74 наименования. Объем диссертации составляет 125 страниц, включая 46 рисунков и 20 таблиц.

1 Анализ методов синхронизации и приема ШПС с целью повышения устойчивости функционирования систем телекоммуникаций в условиях действия комплекса помех

1.1 Анализ состояния развития широкополосных систем

Основополагающей работой для широкополосной передачи информации является теория потенциальной помехоустойчивости академика В. А. Котельникова, которую он защитил в виде докторской диссертации, опубликованной в 1956 году [26]. Знаменитая теорема отсчетов, впервые сформулированная Котельниковым, позволяет определить любой сигнал отсчетами, следующими с интервалами At = 1/(2Р), где Т7 - ширина спектра сигнала. Если длительность сигнала равна Тс, то необходимое число отсчетов равно В=Т(/&=2ЕТС. Эту величину принято называть база сигнала.

Эта работа стала основополагающей для нескольких поколений ученых мира, основной областью деятельности которых стали сигналы, их формирование и обработка. В первую очередь это относится к ШПС, которые характеризуются большой базой В »1.

Применение ШПС получило значительное распространение в широкополосных системах связи и управления, так как они обеспечивают высокую помехозащищенность систем, позволяют на общем интервале частот осуществить одновременное функционирование многих абонентов за счет кодового разделения каналов, помогают успешно бороться с многолучевым распространением путем разделения лучей, обеспечивают совместимость передачи информации с измерением параметров движения объектов, значительно улучшают электромагнитную совместимость с узкополосными системами [8,49].

Системы телекоммуникаций всегда подвержены воздействию помех, законы распределения которых могут быть самыми различными [И, 27, 31, 47, 51]. Это могут быть помехи флюктуационные, уровни которых подчиняются нормальному закону распределения вероятностей, имитационные, по параметрам близкие к используемым сигналам, импульсные, подчиняющиеся закону

Пуассона, или хаотическая импульсная последовательность, широкополосные и узкополосные.

С современных позиций теории передачи информации каждая реализация шума (помехи) своеобразна и имеет свою «индивидуальность». И если сделать фильтр, предназначенный для конкретной реализации шума, то он выделит ее из смеси с другими реализациями, действующими в той же полосе частот.

Оптимальный прием сигналов осуществляется с помощью согласованных фильтров (СФ) или корреляторов. Нормированный отклик СФ, определяется с помощью интеграла свертки [16, 22]

1 00

= (1.1)

^ -00

где и//) - сигнал на входе СФ;

щ(0 - сигнал, с которым согласован СФ;

Е - энергия сигнала.

При]=к и т=0 из выражения (1.1) имеем

1 00

Я(0) = - Гм2(0Л = 1. (1.2)

• £-00

Функционал т) называется корреляционной функцией (КФ) сигналов (реализаций шума) и/1) и В общем виде взаимная функция

неопределенности двух сигналов с номерами у и А: выражается через комплексные огибающие сигналов и через их спектры следующим образом [74]:

^(х,0) = ~ )н/0и;С - К(со - (юУ^со, (1.3)

¿Л* _оо Ч-ТСс/ —со

где т - сдвиг по времени между сигналами,

П - доплеровский сдвиг частоты,

* - знак комплексного сопряжения спектров (/со) = - *(/со).

Выражение (1.3) позволяет вычислить для любых сигналов как АКФ при а=0, так и ВКФ при ]фк, £1=0.

АКФ белого шума представляет собой дельта-функцию, в результате чего всякая реализация, отличающаяся самым незначительным образом по временным

или частотным параметрам от той, на которую настроен фильтр, выделяться не будет. Этим объясняется высокая разрешающая способность ШПС, в частности в радиолокации и в борьбе с многолучевостью.

ШПС в некоторой степени напоминают случайные шумы. Выделение их из помех обусловлено не тем, что его мощность больше мощности помех, а использованием «тонких» отличий сигналов и шума, проявляющихся в протекании изменений фазы и амплитуды [48].

Из этого следует, что при создании широкополосных систем главнейшей задачей является исследование и формирование сигнально-кодовых конструкций, обладающих «хорошими» АКФ и ВКФ, большим ансамблем и простотой генерации. Решению этой задачи посвящено значительное число работ [1, 9, 13, 30, 37, 59, 65].

В общем виде ШПС формируется путем деления информационного импульса длительностью Тс на В элементов с длительностью То = Тс /В. Элементы сигнала принимают условное значение 0 или 1 в соответствии с какой-либо последовательностью (правилом).

К настоящему времени известна целая группа ШПС, которые строятся на основе линейных рекуррентных последовательностей. Чаще всего используются последовательности, у которых основание равно двум. Такие последовательности называются последовательностями Хаффмена, МП или двоичными линейными рекуррентными последовательностями максимального периода.

Свойства МП изучены всесторонне [1, 8-10, 21, 57, 58, 65, 74]. При разработке систем наибольший интерес вызывает уровень максимальных экстремумов ВКФ, приводящих к ДО и ложной синхронизации. По данным [74] «значения наибольших боковых выбросов ВКФ находятся в пределах

количество наибольших выбросов редко бывает больше одного». Этими данными руководствуются многие разработчики.

Однако, в последнее время теоретически доказаны н подтверждены моделированием новые, ранее неизвестные свойства МП [2, 37, 38], использование которых позволяет разработать алгоритмы поиска и

обнаружения сигналов и технические решения с более высокой достоверностью. Во втором разделе этому уделяется особое внимание.

Теория приема ШПС охватывает следующие режимы работы системы:

- поиск и обнаружение факта передачи информации, то есть обнаружение ожидаемых одиночных синхронизирующих или информационных сигналов (символов);

- синхронизация приемника по принимаемым сигналам;

- выделение (прием) кодограммы.

Режим поиска и обнаружения ШПС характерен тем, что закон формирования сигнала известен (известна манипулирующая ПСП), неизвестна частота и время начала или окончания сигнала в точке приема. После окончания обнаружения одиночных символов осуществляется тактовая синхронизация с обеспечением требуемых . вероятностей ложной синхронизации и пропуска синхронизации за заданное время при вероятности правильного обнаружения одиночного символа не хуже наперед заданной.

Как правило, разработчиков интересуют наихудшие условия приема, такие как множество имитационных (или внутрисистемных) помех, узкополосные помехи, грозовые разряды, высокий уровень флюктуационных помех. В этих условиях оптимизация режима синхронизации сводится к решению вариационной задачи выбора параметров синхронизации, зависящих от вероятностей пропуска и ЛО одиночных символов.

1.2 Линейный алгоритм поиска и обнаружения, оптимальный при действии флюктуационных помех

Строгое решение задачи обнаружения сигнала получено для случая действия аддитивного белого шума, подчиняющегося нормальному закону распределения [17, 68]. При действии других помех имеется множество приближенных решений [24,47, 56, 58, 71, 73 и другие].

В условиях действия флюктуационных помех обнаружение проводится за счет определения отношений функций правдоподобия, используя расчет ВКФ принимаемого и опорного сигналов.

Задачу разработки решающей схемы, оптимальной при флюктуационных помехах с неравномерным спектром (7п(со) можно свести к аналогичной задаче при белом шуме с равномерной спектральной плотностью мощности N0, если на входе устройства поставить предварительный, так называемый обеляющий

фильтр [16, 73], частотная характеристика которого равна —-—. Так как фильтр

<*п(а>)

должен применяться линейный, то на его выходе помеха останется гауссовской, но теперь уже с равномерным спектром.

При случайной фазе сигнала на входе приемника фаза сигнала на выходе СФ будет также случайна. В этих условиях для принятия решения в блоке сравнения с порогом (БСП) пользуются только огибающей ВКФ, поэтому после СФ ставят детектор (ДТ).

Функциональная упрощенная схема приемника при помехе с неравномерным спектром (7п(со) может быть представлена в виде рисунка 1.1 [73].

= const

Рисунок 1.1 — Функциональная упрощенная схема приемника при действии флюктуационной помехи с неравномерным спектром

Обнаружитель на основе СФ или коррелятора, определяющий наличие сигнала при поступлении на вход приемника аддитивной смеси сигнала и гауссовской флюктуационной помехи, называется бинарным, а алгоритм обнаружения - линейным алгоритмом [17, 50, 69]. Обнаружение осуществляется на основании сведений о принимаемом сигнале, накопленных за время его действия, путем сравнения величины [71]

R =

Nn

]y(t)s(t)dt

(1.4)

образуемой на выходе детектора, с пороговым значением для обнаружения:

П = E/No + ln(p(0) /p(s)), (1.5)

rji&y(t) = s(t) + n(t) - аддитивная смесь сигнала и помехи;

E/No = РСТС/N0 = Рс /Рп~ h2 - отношение сигнал/помеха по мощности;

Рс - мощность сигнала;

Рп - мощность помехи в полосе сигнала;

p(0),p(s) - априорные вероятности отсутствия и присутствия сигнала.

При p(0)=p(s)=0,5 пороговое значение TÍ=E/N0.

Если в момент t=Tc на выходе детектора получается |/?|>П, то считается, что сигнал обнаружен и наоборот.

В реальных условиях значение мощности сигнала и мощности помехи неизвестны и являются случайными процессами, при этом использование выражения (1.5) представляет определенные трудности. Поэтому зачастую используется критерий Неймана-Пирсона, при котором пороговое значение устанавливается по заданной вероятности JIO рло для случая поступления на вход приемника только белого шума. В этом случае порог является как бы фиксированной величиной относительно мощности помехи. При этом отношение

л

сигнал/помеха h =PJPn влияет только на величину вероятности пропуска сигнала и чем меньше значение h2, тем выше вероятность пропуска. Из этого следует, что в приемнике должна выполняться функция оценки мощности помехи.

На рисунке 1.2 представлена некоторая гипотетическая реализация сигнала на выходе БСП.

г—3'

>Рло ' '

Рп

/'проп

Р проп

7 t

л

л

п

л

Рисунок 1.2 - Реализация сигнала на выходе БСП

На рисунке 1.2 обозначено: | - факт обнаружения сигнала в тактовой точке с вероятностью рп; — ЛО с вероятностью рл0;

О - пропуск сигнала в тактовой точке с вероятностью /?проп.

Предположим, что процесс тактовой синхронизации начался с момента ЛО с вероятностью рпо . Этот момент предшествует первому такту, он запоминается и после него отсчитывается время равное длительности ШПС Тс=Вт0. Так как по истечении этого времени подтверждения нет, то полученная ранее информация стирается из памяти.

При этом в точке 1 мог быть полезный сигнал, но на него устройство тактовой синхронизации не реагирует. Новый отсчет начинается в точке 2. Но в точке 3 полезный сигнал отсутствует. В точке 4 сигнал обнаружен, отсчитывается временной интервал Гс, выставляется строб. В точке 5 происходит совпадение обнаруженного сигнала со стробом. Счет продолжается. В стробе, соответствующем тактовой точке 6, сигнал пропущен. Что делать? Логика подсказывает, что при принятии решения по одному или малому количеству принятых символов устройство тактовой синхронизации работает неустойчиво.

Местоположение такта В, заканчивающего период ШПС равный Тс=Вто, может быть найдено с достаточной достоверностью при рп > рт [60]. В этом случае число импульсов, поступивших на этом такте, превышает число импульсов, поступивших на любом из остальных тактов. То есть для уверенного принятия решения о факте синхронизации по принимаемому сигналу необходимо и достаточно обнаружение некоторого числа к > 1 подряд следующих ШПС.

Предположим, что такой факт наступил, синхронизация установлена, но после этого в очередном такте имеет место пропуск сигнала. И опять возникает все тот же вопрос. Что делать? Целесообразно и в этом случае принимать решение о выходе из состояния синхронизма по некоторому количеству пс подряд необнаруженных ШПС.

Таким образом, тактовая синхронизация и слежение за задержкой представляет собой сложный процесс. Среднее время поиска и время синхронной

работы зависят как от вероятностей ЛО рло, правильного обнаружения рп одиночных символов, так и от параметров синхронизации к и пс.

Задача синхронизации еще более усложняется, если в системе работает большое количество радиотехнических средств, использующих однотипные по структуре сигналы, не удовлетворяющие условию полной ортогональности.

Математическим путем этот процесс оптимизировать практически не возможно. Можно получить математические выражения как для вероятности синхронизации, так и для среднего времени поиска и для времени синхронной работы в зависимости от рл0, pn, к и пс. Но окончательный выбор параметров синхронизации делается на основе логики с учетом приоритетов [33, 34].

В имеющихся публикациях этот процесс исследуется раздельно и в идеализированном (упрощенном) виде [3, 8, 18, 26, 60, 66, 71, 74].

1.3 Виды и методы синхронизации в системах телекоммуникаций

Различают несколько видов и методов синхронизации с использованием ШПС. В принципе, для систем синхронизации линейный алгоритм корреляционной обработки ШПС не имеет отличий от линейного алгоритма обработки простых сигналов, так как используется тот же критерий максимального правдоподобия. Если в зоне обслуживания системы действует флюктуационная помеха, представляющая собой гауссовский случайный процесс с равномерной спектральной плотностью, то максимум функции правдоподобия совпадает с максимумом модуля ВКФ принимаемого и опорного сигналов. Если в определенный момент времени экстремум ВКФ превышает пороговое значение обнаружения, то считается, что временное положение такта соответствует данному моменту времени. В линейном алгоритме при действии мощных помех определение положения максимума ВКФ будет сопровождаться ошибками. Погрешности оценки временного положения принимаемого сигнала определяются его корреляционными свойствами и отношением сигнал/помеха на выходе СФ.

В условиях действия комплекса флюктуационных и структурных помех на вероятность правильного обнаружения при линейном алгоритме будет оказывать большое влияние ВКФ синхросигнала и структурной помехи [6, 8]. При действии мощной структурной помехи может возникнуть регулярная ошибка, при которой успешный поиск сигнала становится невозможным [74].

В случае применения для синхронизации отдельного канала и специального синхросигнала момент передачи синхросигнала согласуется с моментами передачи информационных сигналов [15, 18]. Однако, при этом снижается пропускная способность сети и расходуется дополнительная мощность. Также в случае разных условий распространения информационных и синхронизирующих сигналов может снижаться помехоустойчивость приема [4, 5]. Для повышения эффективности использования канала на практике применяются методы синхронизации по информационным сигналам, в которые на передающей стороне включают значения всех синхропараметров [18].

При решении задачи тактовой синхронизации считается, что рассогласование по частоте устранено, и поиск осуществляется только по временной задержке.

В существующих методах поиска вся область неопределенности параметров синхронизации (ОНПС) разбивается для последующего анализа на некоторое число элементов. С помощью одновременного параллельного, либо поочередного последовательного, либо смешанного параллельно-последовательного анализа всей ОНПС принимается решение о том, находится ли синхросигнал в области поиска, и если находится, то в каком элементе. После проверки по полученным значениям устанавливается синхронизация.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Майоров, Виталий Викторович, 2014 год

Список литературы

1. Бессарабова, A.A. М-последовательности: пособие для тех, кто о них кое-что знает, но хочет знать больше / A.A. Бессарабова. - Воронеж: ОАО «Концерн «Созвездие», 2010.-223 с.

2. Бессарабова, A.A. Свойства корреляционных функций М-последовательностей / A.A. Бессарабова // Рад., нав., связь: тез. докл. XVIII международ, науч.-техн. конф. - Воронеж: ООО НПФ «Саквоее», 2012. - Т.З. -С. 2121-2131.

3. Богданович, В.А. Теория устойчивого обнаружения, различения и оценивания сигналов / В.А. Богданович, А.Г. Вострецов. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004.-320 с.

4. Борисов, В.И. О влиянии неидеальности синхронизации на помехоустойчивость систем радиосвязи с широкополосными сигналами / В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Н. Лимарев, Н.П. Мухин, Г.С. Нахмансон // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. - Воронеж, 2003. - Вып. 2. - С. 3-24.

5. Борисов, В.И. Оценка эффективности синхронизации по задержке в широкополосных системах связи с множественным доступом / В.И. Борисов,

B.И. Шестопалов, А.Е. Лимарев, Т.Ф. Капаева // Радиотехника, 2012. - № 8. -

C. 4-16.

6. Борисов, В.И. Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход /В.И. Борисов, В.М.Зинчук. -М.:Радио и связь, 1999. -252 с.

7. Важенина, З.П. Методы и схемы временной задержки импульсных сигналов / З.П.Важенина, H.H. Волкова, И.И. Чадович. - М.: Сов. радио, 1971. -288 с.

8. Варакин, Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами / Л.Е. Варакин. -М.: Радио и связь, 1985. -384 с.

9. Варакин, Л.Е. Теория сложных сигналов / Л.Е. Варакин. - М.: Сов. радио, 1970.-376 с.

10. Варакин, Л.Е. Теория систем сигналов / Л.Е. Варакин. - М.: Сов. радио, 1978.-304 с.

11. Венскаускас, K.K. Импульсные помехи и их воздействие на системы радиосвязи / К.К. Венскаускас, JI.M. Малахов // Зарубежная радиоэлектроника. - 1978. - № 1. - С. 95-125.

12. Владимиров, В.И. Оценочно-корреляционно-компенсационный обнаружитель стохастических сигналов малой мощности на фоне гауссова шума с априори неизвестной интенсивностью / В.И. Владимиров, A.A. Бубеныциков, И.В. Владимиров, И.И. Малышев//Рад., нав., связь: тез. докл. XIX международ, науч.-техн. конф.-Воронеж: ООО НПФ «Саквоее», 2013. - Т.З. - С. 2058-2066.

13. Гантмахер, В.Е. Шумоподобные сигналы: Анализ, синтез, обработка / В.Е. Гантмахер, Н.Е. Быстров, Д.В. Чеботарев. -СПб.:Наука и техника, 2005.-400 с.

14. Гармонов, A.B. Анализ помехоустойчивости распознавания неизвестных бинарных сигналов / A.B. Гармонов, В.В. Прилепский // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. -Воронеж, 2001. -Вып. 1.-С. 9-15.

15. Гармонов, A.B. Оптимальный прием фазоманипулированного сигнала в канале с быстрым федингом при наличии пилот-символов в структуре информационной последовательности / A.B. Гармонов, Ю.Е. Карпитский, В.Б. Манелис // Теория и техника радиосвязи: науч.- техн. сб. - Воронеж, 1999. -Вып. 2. - С. 59-65.

16. Гоноровский, И.С. Радиотехнические цепи и сигналы / И.С. Гоноровский. -М.: Радио и связь, 1986. - 512 с.

17. Гуткин, Л.С. Теория оптимальных методов радиоприема при флуктуационых помехах / Л.С. Гуткин. - М.: Советское радио, 1972. - 448 с.

18. Журавлев, В.И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. / В.И. Журавлев. - М.: Радио и связь. - 1986. - 240 с.

19. Зинчук, В.М. Анализ эффективности циклических процедур поиска сигнала со случайно изменяющимся во времени параметром / В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Л.В. Гриднева, М.В. Смагина // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. - Воронеж, 2008. - Вып. 4. - С. 23 - 40.

20. Зубарев, Ю.Б. Пути повышения пропускной способности мобильных систем 3-го поколенияЛО.Б. Зубарев, Ю.К. Трофимов, М.Г. Бакулин, В.Б. Крейнделин // Электросвязь, 2001. - № 3. - С. 9 - 11.

21.Ипатов, В.П. Периодические дискретные сигналы с оптимальными корреляционными свойствами /В.П. Ипатов. -М.: Радио и связь, 1992. - 152 с.

22. Каганов, В.И. Радиотехнические цепи и сигналы / В.И. Каганов. - М.: Академия, 2003. - 224 с.

23. Кельтон, В. Имитационное моделирование. Классика CS / В. Кельтон, А. JToy. - СПб.: Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2004. - 847 с.

24. Кудаев, B.C. Оценка влияния структурных помех на систему связи с широкополосными сигналами / B.C. Кудаев, И.В. Давыдов, A.B. Калинин // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб.-Воронеж, 2000.-Вып.1.-С.53-57.

25. Козленке, Н.И. Помехозащищенность дискретной передачи непрерывных сообщений / Н.И. Козленко. - Воронеж: ВНИИС, 2001. - 520 с.

26. Котельников, В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости / В.А. Котельников. -М. -Ленинград: Гос. энергетическое издательство, 1956. -152 с.

27. Кудаев, B.C. Характеристики поиска широкополосного сигнала в условиях действия комплекса помех / B.C. Кудаев, Г.В. Нехорошее // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. / ВНИИС. -Воронеж, 1996. -Вып. 2. - С. 91-95.

28. Купер, Дж. Вероятностные методы анализа сигналов и систем: Пер. с англ. / Дж. Купер, К. Макгиллем. - М.: Мир, 1989. -376 с.

29. Ленк, Дж. Электронные схемы: Практическое руководство. Пер. с англ. / Дж. Ленк. - М.: Мир, 1985. -343 с.

30. Лосев, В.В. Поиск и декодирование сложных дискретных сигналов / В.В. Лосев, Е.Б. Бродская, В.И. Коржик. - М.: Радио и связь, 1988. - 224 с.

31. Малышев, И.И. Субоптимальная обработка сложных сигналов при действии гауссовского шума и сосредоточенных по спектру помех / И.И. Малышев, В.М. Зинчук, В.И. Шестопалов, В.А. Новиков // Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРС. - 1973. - Вып. 3. - С. 14-24.

32. Майоров, B.B. Имитационная модель для оценки вероятностей правильного и ложного обнаружений в устройствах поиска ФМШПС /В.В. Майоров // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. - Воронеж, 2007. - Вып. 2. - С.39-43.

33. Майоров, В.В. Многокритериальная оценка качества сложных систем передачи информации и средств связи методом последовательного принятия решений с использованием совокупности несопоставимых критериев / В.В. Майоров // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. - Воронеж, 2007. — Вып. 1.-С. 15-21.

34. Майоров, В.В. Методика выбора безопасной системы передачи информации при многокритериальной оценке с использованием нечетких показателей / В.В. Майоров, А.И. Матвеев // Информация и безопасность. - Воронеж, 2005. -Вып. 1.-С. 87-92.

35. Майоров, В.В. Синергетический метод повышения помехоустойчивости устройств поиска фазоманипулированных шумоподобных сигналов / В.В. Майоров // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. - Воронеж, 2008. -Вып. 1.-С. 98- 101.

36. Майоров, В.В. Алгоритм поиска широкополосных сигналов в условиях действия комплекса помех / В.В. Майоров // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. - Воронеж, 2009. - Вып. 2. - С. 49 - 53.

37. Майоров, В.В. Алгоритмы поиска широкополосных сигналов при действии структурных помех / В.В. Майоров, A.A. Бессарабова, И.И. Малышев // Теория и техника радиосвязи:науч.-техн. сб-Воронеж, 2012-Вып. 4.-С.17-23.

38. Майоров, В.В. Применение сигналов с расширением спектра М-последователыюстями четных степеней / В.В. Майоров, И.И. Малышев, A.A. Бессарабова // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. - Воронеж, 2013. -Вып. 1.-С. 51-57.

39. Майоров, В.В. Мажоритарное исправление ошибок методом цифрового накопления / В.В. Майоров, И.И. Малышев // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. - Воронеж, 2013. - Вып. 3. - С. 23-27.

40. Майоров, B.B. Помехозащищенная синхронизация в сетях телекоммуникаций с применением широкополосных сигналов / В.В. Майоров, И.И. Малышев, A.A. Бессарабова // Теория и техника радиосвязи: науч.-техн. сб. - Воронеж, 2013. - Вып. 3. - С. 28-36.

41. Майоров, В.В. Потенциальные возможности исправления ошибок методом мажоритарного правила принятия решения /В.В. Майоров, И.И. Малышев, С.А. Акулинин // Радиотехника. - 2014. - № 6. - С. 37-42.

42. Майоров, В.В. Применение теории нечетких множеств для оценки устройств поиска по критерию «помехоустойчивость-стоимость» / В.В. Майоров //Кибернетика и высокие технологии XXI века: тез. докл. IX международ, науч.-техн. конф. - Воронеж: ООО НПФ «Саквоее», 2008. - Т.1. - С. 471^175.

43. Майоров, В.В. Алгоритм поиска широкополосных сигналов при действии гауссовского шума, структурных и импульсных помех / В.В. Майоров // Рад., нав., связь: тез. докл. XV международ, науч.-техн. конф. - Воронеж: ООО НПФ «Саквоее», 2009. - Т. 1. - С. 160-167.

44. Майоров, В.В. Применение амплитудного ограничителя для повышения помехоустойчивости систем радиосвязи с ШПС / В.В. Майоров // Рад., нав., связь: тез. докл. XIII международ, науч.-техн. конф. - Воронеж: ООО НПФ «Саквоее», 2007. - Т.2. - С. 1150-1155.

45. Майоров, В.В. Имитационное моделирование алгоритмов поиска широкополосных сигналов / В.В. Майоров // Кибернетика и высокие технологии XXI века: тез. докл. X международ, науч.-техн. конф., Воронеж: ООО НПФ «Саквоее», 2009. - Т.2. - С. 462 - 466.

46. Майоров, В.В. Оценка помехоустойчивости алгоритмов поиска широкополосных сигналов при действии комплекса помех / В.В. Майоров // Кибернетика и высокие технологии XXI века: тез. докл. X международ, науч.-техн. конф., Воронеж: ООО НПФ «Саквоее», 2009. -Т.2. - С.467^71.

47. Максимов, М.В. Защита от радиопомех / М.В. Максимов. - М.: Сов. радио. -1976.-496 с.

48. Нахмансон, Г.С. Эффективность оценивания значений информационного символа в системах радиосвязи с фазоманипулированными широкополосными сигналами с учетом их искажений во входных цепях приемника / Г.С. Нахмансон, Г.А. Бакаева // Телекоммуникации. - 2014. - № 7. - С. 7 - 14.

49. Олифер, В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г. Олифер, H.A. Олифер. - СПб.: Питер, 2006. - 958 с.

50. Основы теории радиотехнических систем / В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин; под ред. В.И. Борисова. Воронежский научно-исследовательский институт связи, 2004. - 306 с.

51. Ott, Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах / Г. Отт. -М.: Мир, 1979.-319 с.

52. Пат. 2268549 Российская Федерация, МПК Н 04 L 7/02, Н 04 В 1/10. Устройство поиска широкополосных сигналов. /Майоров В.В., Лукьяпчиков В.Д., Калинин A.B., Кудаев A.B.; заявитель и патентообладатель Воронеж, науч.-исслед. ин-т связи. -№2004115831/09 ; заявл. 24.05.04 ; опубл. 20.01.06, Бюл. № 02.

53. Пат. 2273953 Российская Федерация, МПК Н04В 1/10. Устройство поиска широкополосных сигналов. / Майоров В.В., Кудаев A.B., Калинин A.B., заявитель и патентообладатель Воронеж, научно-исслед. ин-т связи. №2004136384/09; заявл. 14.12.04; опубл. 10.04.06, Бюл. № 10.

54. Пат. 2311733 Российская Федерация, МПК Н04В1/10, H04L7/02. Устройство поиска широкополосных сигналов. / Майоров В.В., Калинин A.B., Кудаев A.B., Долгун Г.В., Стрельченко С.Ю., заявитель и патентообладатель ОАО «Концерн «Созвездие». №2006113898/09; заявл.24.04.06; опубл.27.11.07, Бюл. №33.

55. Пат. 2313183 Российская Федерация, МПК H04L 7/02. Устройство поиска широкополосных сигналов. / Майоров В.В., Кудаев A.B., заявитель и патентообладатель Воронеж, научно-исслед. ин-т связи. №2004133989/09; заявл. 22.11.04; опубл. 20.12.07, Бюл. № 35.

56. Пенин, П.И. Радиотехнические системы передачи информации / П.И. Пенин, Л.И. Филиппов. - М.: Радио и связь, 1984. - 256 с.

57. Питерсон, У. Коды, исправляющие ошибки: Пер. с англ. / У. Питерсон, Э. Уэлдон; под ред. Р.Л. Добрушина, С.И. Самойленко. - М.: Мир, 1976. - 594 с.

58. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью. // В.И. Борисов, В.М. Зинчук, А.Е. Лимарев, Н.П. Мухин, Г.С. Нахмансон; под ред. В.И. Борисова. - М.: Радио и связь, 2003. - 640 с.

59. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / Г.И.Тузов, В.А. Сивов, В.И.Прытков и др.; под ред. Г.И.Тузова.-М.: Радио и связь, 1985.-264 с.

60. Пынтя, Н.К. Анализ схемы последовательного поиска периодического сигнала в шумах / Н.К. Пынтя // Вопросы радиоэлектроники, сер. ТРС. - 1969. -Вып. 4.-С. 70-80.

61. Пышкин, И.М. Теория кодового разделения сигналов / И.М. Пышкин. - М.: Связь, 1980.-280 с.

62. Радиосистемы передачи информации / И.М. Тепляков, Б.В. Рощин, А.И. Фомин, В.А. Вейцель; под ред. И.М. Теплякова. -М.: Радио и связь, 1982. - 264 с.

63. Радиотехнические системы передачи информации / В.А. Борисов, В.В. Калмыков, Я.М. Ковальчук и др.; под ред. В.В. Калмыкова. - М.: Радио и связь, 1990.-304 с.

64. Ремизов, Л.Т. Естественные радиопомехи /Л.Т. Ремизов. - М.: Наука, 1985200 с.

65. Смирнов, Н.И. Характеристики энергетических спектров шумоподобных сигналов/Н.И. Смирнов, С.Ф. ГоргадзеЮлектросвязь. - 1988. -№ 5. -С.52-56.

66. Скляр, Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение /Б. Скляр. Пер. с англ. - М.: Издат. дом «Вильяме», 2003. - 1104 с.

67. Статистическая теория связи и ее практические приложения / Под ред. Б.Р. Левина. - М.: Связь, 1979. - 288 с.

68. Тихонов, В.И. Оптимальный прием сигналов / В.И. Тихонов. - М.: Радио и связь, 1983.-320 с.

69. Тихонов, В.И. Статистическая радиотехника / В.И. Тихонов. - М.: Радио и связь, 1982.-624 с.

70. Токхейм, Р. Основы цифровой электроники / Р. Токхейм. Пер. с англ.- М.: Мир, 1988.-392 с.

71. Тузов, Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов / Г.И. Тузов. -М.: Сов. радио, 1977. - 400 с.

72. Уидроу, Б. Адаптивная обработка сигналов / Б. Уидроу, С. Стирнз. Пер. с англ. под ред. В.В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 1989. - 440 с.

73. Финк, JI.M. Теория передачи дискретных сообщений / JI.M. Финк. - М.: «Сов. радио», 1970. - 728 с.

74. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации / Под ред. проф. В.Б. Пестрякова. - М.: Сов. Радио, 1973. - 424 с.

/ Научный руководитель ОАО «Концерн «Созвездие» ;! ', ¡доктор технических наук, профессор, \\ член-корде^ондент РАН

;_(У^/л В.И. Борисов

« /? » Об 20 11( г.

АКТ

о реализации на предприятии ОАО «Концерн «Созвездие» результатов диссертационной работы Майорова Виталия Викторовича на тему: «Помехозащищенные методы доведения информации в широкополосных системах в условиях комплекса помех»

Результаты диссертационной работы Майорова В.В. «Помехозащищенные методы доведения информации в широкополосных системах в условиях комплекса помех», а именно метод повышения помехоустойчивости устройств телекоммуникаций использован в материалах научно-технического отчета комплексной научно-исследовательской работы «Кассиопея» (инв. №24774, 2005 г.). Метод позволяет повысить эффективность средств радиосвязи, использующих широкополосные сигналы, и применяется при формировании перспективной системы связи.

Начальник службы 113

В.Н. Поветко

Начальник отдела 5232

А.Б. Транин

"Научныйруководитель ОАО «Концерн «Созвездие» доктор технических наук, профессор, члён-коррЗспдЗйдент РАН

В.И. Борисов 20 & г.

АКТ

о реализации на предприятии ОАО «Концерн «Созвездие» результатов диссертационной работы Майорова Виталия Викторовича на тему: «Помехозащищенные методы доведения информации в широкополосных системах в условиях комплекса помех»

Результаты диссертационной работы Майорова В.В. «Помехозащищенные методы доведения информации в широкополосных системах в условиях комплекса помех», а именно оформленные Майоровым В.В. и доведенные до практического внедрения методы и алгоритмы поиска и синхронизации реализованы при конструировании изделий КТ646М и Э648, изготавливаемых в производстве и принятых в эксплуатацию.

В.А. Рубанский

А.Б. Транин

Начальник НТУ-523

Начальник отдела 5232