Повышение скорости передачи информации в системах радиосвязи за счет применения спектрально-эффективных сигналов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.17, кандидат технических наук Вальдман, Дмитрий Геннадьевич

• Вальдман, Дмитрий Геннадьевич
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вальдман, Дмитрий Геннадьевич

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. Характеристики спектрально-эффективных сигналов, используемых в частотно-ограниченных каналах связи, и критерии их синтеза

1.1. Характеристики спектрально-эффективных сигналов

1.1.1. Характеристики эффективности сигналов

0 1.1.2. Амплитудные методы ограничения спектра

1.1.3. Фазовые методы ограничения спектра

1.1.4. Спектрально-временные характеристики сигналов

1.1.5. Основные характеристики помехоустойчивости приема

1.1.6. Характеристики сигналов с амплитудными методами ограничения спектра

1.1.7. Характеристики амплитудных импульсов АФМ сигналов

1.1.8. Характеристики сигналов с фазовыми методами ограничения спектра

1.1.9. Сравнение спектральной эффективности сигналов 1.1.10. Обработка спектрально-эффективных сигналов

1.1.11. Реализация устройств формирования и обработки

1.1.12. Применение спектрально-эффективных сигналов

1.1.13. Задача синтеза оптимальных сигналов

1.1.14. Выводы по разделу 1.

1.2. Критерии синтеза форм спектрально-эффективных сигналов

1.2.1. Критерий обеспечения максимума концентрации энергии в заданной полосе частот

1.2.2. Критерий обеспечения минимума уровня внеполосных излучений ф 1.2.3. Критерий обеспечения максимума отношения сигнал-шум при оптимальной обработке сигнала

1.2.4. Критерий обеспечения максимальной помехоустойчивости приема

1.2.5. Выводы по разделу 1.

2. Синтез оптимальных спектрально-эффективных сигналов

2.1. Задача синтеза спектрально-эффективных АФМ сигналов с заданным пик-фактором при минимуме внеполосных излучений

2.1.1. Постановка задачи

2.1.2. Оптимизационная задача синтеза АФМ сигналов

2.1.3. Спектрально-временные характеристики полученных сигналов

2.1.4. Выводы по разделу 2.

2.2. Задача синтеза спектрально-эффективных АФМ сигналов по критерию максимальной компактности спектра

2.2.1. Постановка задачи

2.2.2. Графики типичных решений и их параметры

2.2.3. Таблица характеристик сигналов

2.2.4. Выводы по разделу 2.

2.3. Задача синтеза АФМ сигналов с МСИ

2.3.1. Постановка задачи

2.3.2. Исследование решения вариационной задачи

2.3.3. Выводы по разделу 2.

2.4. Задача оптимизации фазовых и частотных траекторий спектрально-эффективных ЧМНФ сигналов

2.4.1. Постановка задачи

2.4.2. Оптимизационная задача

2.4.3. Временные характеристики решений

2.4.4. Переход от задачи поиска частотного импульса к поиску амплитудного импульса

2.4.5. Исследование спектральных характеристик ЧМНФ сигналов и помехоустойчивости их приема, сравнение с характеристиками ММС сигналов

2.4.6. Фазовые, частотные и сигнальные траектории

2.4.7. Выводы по разделу 2.

3. Моделирование формирования и обработки спектрально-эффективных сигналов

3.1. Моделирование процессов формирования и обработки спектраль-но-эффективных сигналов для систем связи

3.1.1. Общие характеристики среды моделирования и описание моделей

3.1.2. Помехоустойчивость АФМ и АФМ-МСИ сигналов

3.1.3. Помехоустойчивость ЧМНФ сигналов

3.1.4. Результаты моделирования

3.2. Сравнение эффективности сигналов

3.2.1. Эффективность АФМ и АФМ-МСИ сигналов

3.2.2. Эффективность ЧМНФ сигналов

3.2.3. Сравнение эффективности спектрально-эффективных сигналов в смысле близости к границе Шеннона

3.3. Выводы по разделу

4. Практическая реализация устройств формирования спектрально-эффективных сигналов

4.1. Постановка задачи эксперимента

4.2. Описание экспериментальной установки

4.3. Алгоритм формирования

4.4. Сравнение теоретического и экспериментального вида временных и спектральных характеристик сигналов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение скорости передачи информации в системах радиосвязи за счет применения спектрально-эффективных сигналов»

Актуальность темы. В последнее время в связи с интенсивным развитием радиотехнических средств передачи дискретной информации (СПДИ) ощущается нехватка спектральных ресурсов, возрастает количество объемов передаваемой информации, повышаются требования к качеству передачи сообщений. В связи с этим возрастает актуальность проблемы повышения удельной скорости передачи информации при обеспечении необходимой достоверности приема. Особенно важна необходимость эффективного решения этой проблемы в таких развивающихся СПДИ, как спутниковые и сотовые, а также при трансляции больших объемов информации при передаче видеоизображений в цифровом телевидении высокого качества, в видеоконференциях, как наиболее перспективных средствах связи.

Для повышения удельной скорости передачи информации и увеличения энергетической эффективности систем радиосвязи применяются отдельно и в совокупности различные методы:

- специальные виды модуляции- квадратурно-амплитудная (KAM), ам-плитудно-фазовая (АФМ), частотная с непрерывной фазой (ЧМНФ);

- эффективные методы формирования последовательностей - введение межсимвольной интерференции (МСИ), применение зависимых сигналов, увеличение канального алфавита;

- сглаживание амплитуды, фазы или частоты в моменты перескока фазы или смены посылки;

- спектрально-эффективные коды;

- цифровая реализация методов обработки сигналов.

В работе основное внимание уделено повышению удельной скорости передачи информации за счет применения спектрально-эффективных сигналов со сглаживанием огибающих.

Спектрально-эффективные виды модуляции и сигнальные траектории находят широкое применение в СПДИ' АФМ-МСИ сигналы в радиорелейных, спутниковых и проводных системах связи (Bell Northern Research, TRW, Fujitsu), KAM сигналы в радиорелейной связи (TRW, Fujitsu,), модуляция с минимальным сдвигом (ММС) в стандарте РОС SAG, квадратурно-фазовая манипуляция (КФМ) в спутниковой, саговой связи (Mobile Satellite, North America Digital CeMar), час-тотно-манипулированые сигналы с частотным импульсом вида трапеции (ТРЧМ) и приподнятый косинус (ПКЧМ) в KB связи (Омский НИИ приборостроения), гауссовская ММС (ГММС) в цифровой сотовой связи (Ericsson). Однако, перечисленные сигналы и виды модуляции либо обеспечивают небольшую удельную скорость передачи и неудовлетворительную скорость спада спектра (ММС, ТРЧМ, КФМ), либо имеют большие энергетические потери (KAM). Можно обозначить следующие физические причины указанных недостатков:

- прямоугольностъ импульсов сигнальных траекторий, обусловливающая наличие скачков амплитуды, фазы или частоты, приводящих в итоге к расширению спектра (KAM);

- неоптимальность, обусловленная эмпиричностью выбора закона огибающих исходя из простоты формирования (ТРЧМ, ПКЧМ, ММС, АФМ-МСИ вида sinx/x);

- использование фильтров при формировании сигналов (ГММС, Фехера КФМ).

При формировании НЧ сигналов с использованием фильтров далеко не все формы огибающих могут быть реализованы, а увеличение скорости передачи приводит к возникновению неконтролируемой МСИ, увеличению пик-фактора колебаний, к энергетическим потерям. К тому же для каждого из нескольких видов манипуляции необходим "свой" оптимальный фильтр, либо требуется усредненный для разных видов работ передатчика манипуляцион-ный фильтр (в системах морской подвижной связи KB диапазона).

Таким образом, актуальной является проблема выбора оптимальной формы огибающей. Предлагается при безфилыровом методе формирования оптимизировать форму огибающей: определить законы плавного изменения амплитуды, фазы, частоты в соответствии с критериями, вытекающими из требований разработчика.

В работе рассматривается оптимизация огибающих спектрально-эффективных сигналов путем синтеза, а также путем применения в качестве законов изменения огибающих классов гладких функций (так как последний метод также может дать оптимальные результаты). Следует отметить, что некоторые используемые законы изменения огибающих сигналов могут оказаться оптимальными в соответствии с теми или иными критериями.

Целью работы является повышение удельной скорости передачи информации в системах радиосвязи за счет применения оптимальных спектрально-эффективных сигналов при сохранении высокой достоверности приема.

Для достижения данной цели формулируются следующие задачи:

- проведение анализа используемых в системах связи сигналов и видов модуляции;

- проведение анализа критериев оптимальности радиосигналов;

- поиск оптимальных спектрально-эффективных сигналов в зависимости от требований к внеполосным излучениям (ВПИ), скорости передачи, достоверности приема в соответствии с выбранным критерием;

- исследование временных и спектральных характеристик полученных сигналов и сравнение их с характеристиками сигналов, используемых на практике;

- исследование помехоустойчивости приема найденных сигналов;

- оптимизация алгоритмов приема для некоторых найденных сигналов;

- разработка алгоритмов формирования спектрально-эффективных сигналов на сигнальных процессорах, исследование ошибок формирования;

- разработка рекомендаций по применению предлагаемых спектрально-эффективных сигналов в системах радиосвязи.

Методы исследования. В диссертации приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований, результаты моделирования, полученные с использованием методов теории передачи информации, теории оптимального приема сигналов, вариационного исчисления, функционального анализа, специальных функций, теории случайных процессов и математической статистики, спектрального анализа, методов вычислительной математики и программирования.

Научная новизна

1. Аналитически синтезированы новые формы оптимальных семейств огибающих спектрально-эффективных сигналов по критериям минимума ВПИ, максимальной компактности спектра при ограничениях на спектральные, временные параметры, энергию и вероятность ошибок приема для сигналов с АФМ, АФМ-МСИ и ЧМНФ сигналов. Для АФМ сигналов найдены огибающие, имеющие при заданном пик-факторе колебаний П>1,17 лучшую скорость убывания ВПИ по сравнению с известными сигналами при заданной энергии и длительности. Для ЧМНФ сигналов найдены огибающие, имеющие при заданном минимальном евклидовом расстоянии между сигналами лучшую скорость убывания ВПИ спектра, чем у известных сигналов.

2. Показано, что найденные сигналы являются семействами в отличие от известных сигналов. Спектрально-временные характеристики полученных в результате решения оптимизационной задачи сигналов составляют при различных параметрах задачи непрерывные кривые зависимостей.

3. Впервые предложен критерий оптимизащи спектрально-эффективных сигналов - критерий максимальной компактности спектра, синтез по которому дает семейство АФМ сигналов с более широким диапазоном изменения пик-фактора, чем у семейства, синтезированного по критерию минимума ВПИ.

4. Показано, что семейство оптимальных АФМ-МСИ сигналов совпадает с семейством сигналов, являющихся решением задачи синтеза по критерию максимальной компактности спектра, что свидетельствует об универсальном характере полученных законов изменения огибающих сигналов.

5. Предложена таблично-графическая методика выбора оптимальных спектрально-эффективных сигналов как с постоянной, так и с переменной огибающей из семейств:

АФМ сигналов: при П=1,17.1,80, Ку=1,20 .,.2,80, Ке= 0,50.-3,30дБ,

АФМ-МСИ: при П=1,17.1,80, Ку=2,20.5,20, КЕ= -5,50.-0,10дБ,

ЧМНФ: при h=0,715, П=1, Р=1,39.„2,07 Ку= 1,80 .0,95, Кб =2,35.,3,02. по заданным спектрально-временным характеристикам и характеристикам приема в зависимости от требований разработчика (где Kv - коэффициент увеличения удельной скорости; КЕ - энергетический выигрыш (КЕ>0) /проигрыш ( КЕ<0) при оптимальном когерентном приеме: относительно трапецеидальных сигналов для АФМ и относительно ММС для ЧМНФ, h- индекс манипуляции).

6. Сделан вывод, что с достаточной степенью точности (при среднеквадратичном отклонении, равном 10"6) при П>1,37 законы изменения огибающих расширенного класса найденных АФМ сигналов совпадают с классом функций вида sirí^ где т>0.

7. Проведена теоретическая и экспериментальная оптимизация алгоритмов обработки АФМ-МСИ сигналов, которая позволяет реализовать дополнительный энергетический выигрыш 0,5.5,8 дБ в зависимости от формы огибающей сигнала.

Практическая ценность работы

1. Полученные оптимальные АФМ сигналы длительности Т и 2Т позволяют увеличить скорость передачи информации в заданной полосе частот в СПДИ с высокой линейностью каналов (спутниковые, радиорелейные). Синтезированные АФМ-Т сигналы (длительности информационной посылки Т) обеспечивают увеличение удельной скорости до 2,8 раз при энергетических потерях не более 3,3 дБ по сравнению с трапецеидальными сигналами в режиме фиксированной пиковой мощности. Оптимальные спектрально-эффективные АФМ-МСИ сигналы при П=1,75 обеспечивают повышение удельной скорости передачи информации по сравнению с АФМ-Т сигналами вида трапеции в 5,2 раза без энергетических потерь. Оптимальные ЧМНФ сигналы позволяют увеличить скорость передачи до 1,8 раз по сравнению с ММС сигналами при энергетическом выигрыше 2,55 дБ в случае квазиоптимального когерентного алгоритма обработки при Рош-102 в ЬСВ, сотовых и других СПДИ.

2. Предложенная таблично-графическая методика выбора эффективных сигналов позволяет осуществить практическую оптимизацию сигналов при проектировании систем связи, что значительно упрощает и ускоряет выбор оптимального сигнала по заданным характеристикам, делает возможным осуществление обмена энергетической эффективности на увеличение скорости передачи информации.

3. Полученные сигналы в сочетании со спектрально-эффективными методами фрактального сжатия и КАМ-кодирования позволяют улучшить качество передачи видеоизображений по спутниковым линиям связи и в видеоконференциях.

4. АФМ-МСИ сигналы могут быть применены в системах связи для повышения степени защиты информации от несанкционированного доступа: при приеме таких сигналов специальными алгоритмами обеспечивается достоверность передачи информации» близкая к потенциальной, при приеме традиционными алгоритмами- достоверность приема не обеспечивается.

5. Разработаны алгоритмы формирования и структура установки формирователя последовательностей спектрально-эффективных АФМ и ЧМНФ сигналов с использованием сигнальных процессоров А08Р-2Ю1, 2181. Среди известных сигналов своего класса формируемые АФМ-Т и АФМ-МСИ сигналы при заданном пик-факторе имеют лучшие спектральные характеристики, а ЧМНФ сигналы при заданном евклидовом расстоянии имеют лучшую спектральную эффективность.

Реализация и внедрение результатов исследований

1. Результаты рабопгы внедрены в НИР Омского НИИ приборостроения по созданию перспективного передатчика декаметровой связи.

В рамках этой работы получены алгоритмы безфильтрового формирования огибающих телеграфных сигналов для КВ систем связи, обеспечивающие более высокую скорость передачи в отведенной полосе частот, чем используемые сигналы.

2. Результаты исследований внедрены в учебный процесс кафедры «Средства связи» ОмГГУ.

Разработана лабораторная работа по компьютерному моделированию формирования и обработки сигналов различных видов модуляции (АФМ, ЧМНФ, АФМ-МСИ и др.) с синтезированными амплитудными и частотными импульсами в среде моделирования СИАМ. Разработана лабораторная работа по исследованию процесса формирования сигналов и изучения их спектральных характеристик для различных видов модуляции (АФМ, ЧМНФ, АФМ-МСИ и др.) с синтезированными амплитудными и частотными импульсами на сигнальном процессоре АЛ8Р2101.

Апробация работы. Основные положения работы были доложены и одобрены на 5 научных конференциях и симпозиумах (в том числе на четырех Международных): на Международной научно-практической конференции "Информационные технологии и радиосети-96", (Омск,1996), Всероссийской научно-технической конференции "Методы и технические средства обеспечения безопасности информации" (Санкт-Петербург,1996), Международном симпозиуме "Акустоэлектроника, управление частотой и формирование сигналов" (Москва, 1996), Международной научно-практической конференции и выставке "Спутниковые системы связи и навигации" (Красноярск,1997), IV Международной научно-технической конференции "Радиолокация, навигация и связь" (Воронеж, 1998), а также на научно-технических семинарах кафедр "Средства связи", РТУ и ФМПИ ОмГТУ, кафедр «Радиотехника» и «Радиоэлектронные средства защиты информации» СПбГТУ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, в том числе статьи в центральной печати и в трудах Международных конференций.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из основной части объемом 150 стр.: введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений объемом 62 стр. Текст содержит 35 таблиц и иллюстрируется 125 рисунками.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Семейство спектрально-эфективных АФМ сигналов, непрерывное по параметрам с пик-фактором П> 1,17, оптимальное по критерию максимальной компактности спектра.

2. Метод повышение удельной скорости передачи информации до 2,8 раз, заключающийся в применении синтезированных оптимальных АФМ-Т сигналов и обеспечивающий минимум энергетических потерь (до 3,3 дБ) по сравнению с трапецеидальными сигналами в режиме фиксированной пиковой мощности.

3. Критерий максимальной компактности спектра, являющийся более общим по отношению к критерию минимума ВПИ при решении задачи оптимизации формы АФМ сигналов, позволяющий при синтезе сигналов расширить нижнюю границу диапазона изменения пик-фактора семейства оптимальных АФМ сигналов до значения П=1,17.

4. Семейство оптимальных спектрально-эффективных АФМ сигналов с МСИ длительности 2Т, синтезированных по критерию минимума ВПИ и обеспечивающих при П=1,75 повышение удельной скорости передачи информации в 5,2 раза по сравнению с АФМ-Т сигналами вида трапеции без энергетических потерь. Данное семейство решений совпадает с семейством решений задачи синтеза АФМ сигналов по критерию максимальной компактности спектра.

5. Три класса семейств ЧМНФ сигналов: а, с, оптимальный по критерию минимума ВПИ класс f. ЧМНФ сигналы а-кпасса, обеспечивающие увеличение удельной скорости передачи информации до 1,8 раз по сравнению с ММС сигналами при энергетическом выигрыше при квазиоптимальном алгоритме приема на 3,02.2,35 дБ.

6. Таблично-графическая методика выбора оптимальных сигналов для средств связи (по пик-факгору, полосе частот, помехоустойчивости), позволяющая значительно упростить и ускорить практическую оптимизацию сигналов при разработке систем связи, а также осуществлять обмен энергопотребления на скорость передачи.

7. Оптимизированные алгоритмы обработки АФМ-МСИ сигналов, позволяющие реализовать при разных формах огибающих сигналов дополнительный энергетический выигрыш до 5,8 дБ по сравнению с трапецеидальным АФМ-Т сигналом.

8. Результаты сравнения интегральной эффективности всех рассмотренных в работе классов сигналов, видов модуляции и алгоритмов обработки (АФМ,АФМ-МСИ,ФМ,ЧМНФ) показывающие, что самым эффективным сигналом в смысле близости к границе Шеннона являются сигналы АФМ-МСИ с П=1,75 (при оптимальном когерентном алгоритме и оптимизированном интервале анализа).

9. Результаты сравнения огибающих спектра случайных последовательностей синтезированных АФМ, АФМ-МСИ и ЧМНФ сигналов на сигнальных процессорах А08Р-2181 с теоретически рассчитанными, показавшие, что отклонения находятся в пределах погрешности измерений и не отличаются более чем на 5-10% при количестве выборок 16 и более на период Т длительности информационного символа при скоростях манипуляции до 120 кбит/с.

10. Оценки повышения степени защиты информации от несанкционированного доступа в СПДИ при применении синтезированных сигналов, которые показывают, что при приеме оптимальных АФМ-МСИ-2Т сигналов с П=1,17 классическим алгоритмом энергетические потери составляет более 25 дБ, при приеме этих же сигналов специальным алгоритмом - менее 1 дБ.

Заключение диссертации по теме «Радиотехнические и телевизионные системы и устройства», Вальдман, Дмитрий Геннадьевич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложен комплексный критерий максимальной компактности спектра, позволяющий в зависимости от весового коэффициента синтезировал» сигналы с заданной скоростью спада ВПИ спектра и концентрацией энергии в полосе частот. Показано, что для решения задачи оптимизации формы АФМ сигналов данный критерий является более общим по отношению к критерию минимума ВПИ. Его применение позволяет расширить семейство оптимальных по критерию минимума ВПИ АФМ сигналов по диапазону изменения П до сигналов с П>1,17.

2. Разработана методика аналитического и численного решения задач синтеза оптимальных спектрально-эффективных АФМ сигналов по критериям минимума ВПИ и максимальной компактности спектра при ограничениях на пик-фактор колебания и энергию, задач синтеза АФМ-МСИ и ЧМНФ сигналов по критерию минимума ВПИ при ограничениях на евклидово расстояние и П (для АФМ-МСИ). Синтезированы оптимальное по критерию минимума ВПИ семейство АФМ сигналов с пик-фактором П>1,37, оптимальные по критериям минимума ВПИ и максимальной компактности спектра семейства соответственно АФМ и АФМ-МСИ сигналов, обладающие среди известных сигналов максимальным убыванием ВПИ спектра при заданном П. Также предложены семейства спектрально-эффективных ЧМНФ сигналов при различных е (помехоустойчивости). Показано, что с достаточной степенью точности, начиная с П=1,37, законы изменения огибающих расширенного класса синтезированных оптимальных АФМ сигналов совпадают с классом функций вида вш^х, где ш>0.

3. Полученные оптимальные по критерию максимальной компактности спектра спектрально-эффективные АФМ сигналы при П=1,75 позволяют повысить удельную скорость передачи дискретной информации по сравнению с АФМ сигналами трапецеидального вида в 1,2.2,8 раз при энергетических потерях не более, чем 3,3 дБ при Ропг=10"2.

4. Синтезированы оптимальные по критерию минимума ВПИ спектрально-эффективные АФМ сигналы с МСИ длительности 2Т. Полученные АФМ-МСИ сигналы при П=1,75 обеспечивают повышение удельной скорости передачи информации по сравнению с АФМ-Т сигналами вида трапеции в 5,0 раз без энергетических потерь при оптимизированном алгоритме и Рош~102. Показано, что семейство функций огибающих оптимальных сигналов АФМ-МСИ совпадает с семейством огибающих сигналов при решении задачи синтеза по критерию максимальной компактности спектра. Сделано заключение о получении нового универсального семейства гладких функций, применение которых в качестве законов изменения сигнальных траекторий позволяет получить оптимальные по требуемым критериям характеристики сигналов.

5. Предложены три класса семейств ЧМНФ сигналов, в том числе оптимальное по критерию минимума ВПИ. В зависимости от требований на характеристики возможен выбор лучшего сигнала из одного из семейств по энергетическим или спектральным характеристикам. ЧМНФ сигналы а-класса обеспечивают выигрыш в удельной скорости в 0,95.1,8 раз по сравнению с ММС сигналами при энергетическом выигрыше 3,02.2,35 дБ и применении разработанного квазиоптимального когерентного алгоритма приема.

6. Все найденные в работе сигналы являются семействами, "непрерывными" по диапазону изменения П и по своим характеристикам - в отличие от известных сигналов с с дискретными значениями пик-фактора.

7. Разработана таблично-графическая методика выбора оптимальных сигналов среди синтезированных семейств для средств связи (по пик-фактору, полосе частот, помехоустойчивости), которая позволяет значительно упростить и ускорить практическую оптимизацию сигналов при проектировании систем связи. Выбор возможен среди АФМ-Т^Т сигналов с П=1,17.1,8 а также среди ЧМНФ сигналов сР=1,39.2,07.

8. Проведена оптимизация алгоритма обработки АФМ сигналов с МСИ путем выбора оптимального интервала интегрирования. Это позволяет реализовать дополнительный энергетический выигрыш в зависимости от формы огибающей сигнала от 0,5 до 5,8 дБ. Показано, что при обработке АФМ-МСИ сигналов алгоритмом Виттерби энергетические потери будут составлять не более 0,5 дБ относительно ФМ-2.

9. Предложены алгоритмы формирования последовательностей спек-тральво-эффективных АФМ и ЧМНФ сигналов (имеющих соответственно при заданном пик-факторе и евклидовом расстоянии лучшее убывание ВПЙ спектра) на установке с использованием сигнальных процессоров ADSP-2101, 2181. Показано, что отклонение огибающих спектра от теоретических при формировании случайных последовательностей синтезированных АФМ, АФМ-МСИ и ЧМНФ сигналов на процессоре ADSP-2181 находится в пределах погрешности измерений и не отличается более чем на 5-10% при количестве выборок 16 и более на период Т длительности посылки при скоростях передачи до 120 кбит/с. По мере возрастания величины пик-фактора и гладкости формы импульсов синтезированных АФМ сигналов погрешности формирования заданного спектра на сигнальном процессоре увеличиваются, однако находятся в пределах ошибок измерений при количестве выборок 16 и более на период Т.

10. Из сравнения интегральной эффективности всех рассмотренных классов сигналов, видов модуляции и алгоритмов обработки (АФМ,АФМ-МСИ,ФМ,ЧМНФ) можно заключить, что самым эффективным сигналом в смысле близости к границе Шеннона являются сигналы АФМ-МСИ с П=1,75 при оптимизированном алгоритме.

11. Найденные виды сигналов позволяют повысить степень защиты информации в СПДИ. Так, при приеме оптимальных АФМ-МСИ-2Т сигналов с П=1,17 классическим алгоритмом энергетические потери при Рош= 10~2 составляет более 25 дБ, при приеме этих сигналов оптимизированным алгоритмом - менее 1 дБ. —

12. Рассмотренные законы изменения огибающих АФМ сигналов могут быть использованы для формирования огибающих последовательности KAM и АФМ сигналов с МСИ длительности LT (1/=3,4), зависимых сигналов и сигналов с объемом алфавита М>2.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вальдман, Дмитрий Геннадьевич, 1999 год

1. Аджемов С.С., Кастейянос Г.Ц., Смирнов Н.И. Перспективы применения частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой//Зарубежная радиоэлектроника.-1987.-№9.С.З-9.

2. Андреев А.М., Баушев С .В., Зайцев И.Е., Яковлев A.A. Состояние теории и практики использования сигналов с частичным откликом//Зарубежная радиоэлектроника.-1992,- №9.-С.57-83.

3. Артамонов A.A., Косухин И.Л., Макаров С.Б. Спектральные характеристики случайной последовательности зависимых с огибающей, описываемой полиномом n-ой степени// Техника средств связи. 1990, выпуск 2.-С.4-15.

4. Банкет В.Л., Дорофеев AB. Цифровые методы в спутниковой связи. -М.: Радио и связь, 1988.- 239с.

5. Банкет В.Л, Лысенко Л.А. АФМ сигналы в системах передачи дискретных сообщений// Зарубежная радиоэлектроника.-1980- №9.-С.49-63.

6. Баушев С.В.,Зайцев И.Е.Яковлев A.A. Перспективы развития сиг-нально-кодовых конструкций для гауссовского канала связи//3арубежная радиоэлектроника.- 1990.- №1.- С. 15-31.

7. Вальдман Д.Г., Макаров С.Б., Теаро В.И. Синтез спектрально-эффективных сигналов с заданными частотно-временными характеристиками для систем связи// Техника радиосвязи. 1997, выпуск 3.- С. 22-33.

8. Вальдман Д.Г. Синтез спектрально-эффективных сигналов с заданными частотно-временными параметрами: Тезисы докладов Научно-технической конференции студентов Санкт-Петербург, 1995.- С. 191-192.

9. И. Вальдман Д.Г., Макаров С.Б. Увеличение степени защиты сообщений в телекоммуникационных системах путем оптимизации форм сигналов// Безопасность информации: Тезисы докладов Всероссийской конференции Москва, 1997.-С.72.

10. Вальдман Д.Г. Комплексный подход к решению задачи синтеза спектрально-эффективных сигналов// Спутниковые системы связи и навигации: Труды Международной научно-практической конференции и выставки -Красноярск, 1997. С.8-17.

11. Вальдман Д.Г., Макаров С.Б. Алгоритмы приема со сложными законами изменения огибающей и фазы// Методы и технические средства обеспечения безопасности информации: Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции С.-Петербург, 1997.-С.59-60.

12. Вальдман Д.Г. Задача синтеза спектрально-эффективных сигналов с заданным пик-фактором при минимуме внеполосных излучений// Радиолокация, навигация и связь: Труды IV Международной научно-технической конференции Воронеж, 1998.- С.252-264.

13. Варакин JI.E. Теория систем сигналов.- М.: Сов. радио, 1978.-304с.

14. Гвозденко A.A. Спутниковые системы связи: состояние и перспектива// Зарубежная радиоэлектроника.-1990, №9.- С.3-33.

15. Громаков. Протоколы подвижных систем связи.-М.: Радио и связь, 1995.-205с.

16. Гуревич М.С. Спектры радиосигналов. М.: Связьиздат, 1963.- 312 с.

17. Долгов В.И. и др. Принципы построения метеорных радиоканалов связи// Зарубежная радиоэлектроника.-1992. №7, С.69-85.

18. Доу С.П., Рой Д.А. Эффективность использования радиочастотного спектра с позиций теории связи// ТИИЭР.-1980.-Т.68, №12.-С.10-17.

19. Егоров Б.И., Калашников Н.И., Михайлов A.C. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. М.: Радио и связь, 1986. - 304 с.

20. Емельянов П.Б., Парамонов АЛ. Дискретные сигналы с непрерывной фазой связи// Зарубежная радиоэлектроника.-!990.- №12.-.С. 17-34.

21. Зюко В.А. Синтез оптимальных рабочих сигналов с фиксированной энергией для корреляционных систем// Известия ВУЗов СССР. Радиоэлектроника.-1982.-т.25, №4, С.74-76.

22. Канторович ЛБ. ,Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа.-M.-J1., Физматгиз, 1962. 708с.

23. Колобанова Т.С., Шульман В.Б. Три подхода к построению систем моделирования и направления развитая СИАМ-ЕС // Системы моделирования в радиотехнике и связи. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР, 1989, С. 127-152.

24. Комарович В.Ф., Романенко В.Г. КВ радиосвязь. Состояние и направления развития// Зарубежная радиоэлектроника.-!990. №12, С.3-17.

25. Кравец Р.О., Нудельман П.Я., Панфилов И.П. Об одной аппроксима-ционной задаче синтезе сигналов и цепей// -1981,- т.26, №7.-С.1444-1452.

26. Кромби Д. Эффективное использование спектра//ТИИЭР.-1980.-т,68, 12.-С.5-9.

27. Крохин В.В., Беляев В.Ю., Гореликов A.B., Дрямов Ю.А., Муравьев С.А. Методы модуляции и приема частотно-манипулированных сигналов с непрерывной фазой//Зарубежная радиоэлектроника.-1982,- №4. -С.58-72.

28. Курант Р., Гильберт Д. Методы математической физики, т. 1,2-М.-Л.,Гостехиздат, 1951-476с, 544с.

29. Макаров С.Б., Цикин И.А. Передача дискретных сообщений по радиоканалам с ограниченной полосой пропускания. М.: Радио и связь, 1988. - 304 с.

30. Методы сжатия спектра цифровых видеосигналов // Техника кино и телевидения. М.: 1995. - №6.

31. С.Х.Мэзон, Г.Циммерман. Электронные цепи, сигналы и системы.: Пер. с англ./М.:Издательство иностранной литературы. 1963г.

32. Немировский Э.Э., Портной С.Л. Полосно-эффективная модуляция. Ч. 1//Зару бежная радиоэлектроника.-1984.- №8.-С.З-18.

33. Немировский Э.Э., Портной С.Л. Полосно-эффекшвная модуляция. Ч.ВУ/Зарубежная радиоэлектроника.-!985.- №2-С.30-42.

34. Общесоюзные нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные спектры излучения радиопередающих устройств гражданского назначения.-М.: Связь, 1976.

35. Пестряков В.В., Белоцкий А.К., Журавлев В.И., Сердюков П.Н. Дискретные сигналы с непрерывной фазой: теория и практика. Зарубежная радиоэлектроника.-1988.- №4.-С. 16-37.

36. Протопопов Л.Н. Синтез оптимальных периодических сигналов с фазовой модуляцией//Радиотехника и электроника.-1980.-Т.25, №2, С.329-335.

37. Птачек М. Цифровое телевидение. Теория и техника/ Пер. С чешек. Под ред. Л.С.Виленчика.-М.: Радио и связь, 1990,-528с.

38. Радиотехнические системы передачи информации: Учеб.пособие для вузов/ ВАБорисов, В.В.Калмыков, Я.М.Ковальчук и др.; Под ред.В.В.Калмыкова,- М.: Радио и связь, 1990.-304 С.

39. Сенин А.Г. К задаче синтеза оптимального радиосигнала// Радио-техника.т.22,М7,19б7-С.91-96.

40. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь: Пер. с англ./ Под ред. В,В.Маркова. ~М.:Связь, 1979. 592с.

41. Техника элеюросвязи за рубежом: Справочник/ Л.Й.Яковлев, В.Ф.Федоров, Г.В.Дедюкин, А.С.Немировский.-М.: Радио и связь, 1990-256с.

42. Хургин Я.И., Яковлев В.П. Финитные функции в физике и технике.1. М.: Наука, 1971,- 408 с.

43. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике: Пер. С англ./Под. Ред. Р.Л.Добрушина и О.Б.Лупанова.-М.: ИЛ, 1963.-829с.

44. Школьный JI.A. Оптимизация формы огибающей радиоимпульса по минимуму внеполосных излучений // Радиотехника, т. 30, N6,1975.- С. 12-15.

45. Ямпольский Э.М. Вариационные принципы согласование сигналов с каналом связи.-М.: Радио и связь, 1988. -136 с.

46. J.B. Anderson, T.Aulin, С.-Е. Sundberg. Digital phase modulation, Plenum press, N.Y.,1992.

47. Cooke R.H. A new HF Drive Unit - the HI 542 / Communication & Broadcasting. - 1986.-N27.-P.31-35.

48. Cross-Correlated Correlative Encoding: an Efficient Modulation Method. C.Brown, K.Feher// IEEE Transactions on Broadcasting, vol.43, No.l, March, 1997, p.47-55.

49. Improved modulation techniques for wireless communications: raised cosine filtered FQPSK FQPSK (RC). H.Yan, K.Feher// IEEE Transactions on Broadcasting, vol.43, No.2, June, 1997, p.221-225.

50. Systems considerations for the use of xDSL technology for data access// IEEE Communication magazine. March, 1997.

51. A.Winter. Test signals for digital television //News from Rohde & Schwarz, #150 (199бЛ).-р.32-33.

52. ADSP-2100 Family. Users manual. Analog Devices, 1994, Prentice Hall.

53. Application notes// News from Rohde & Schwarz. #146 (1994/Ш), p. 141.