Детальная информация

Цель работы: Повысить помехоустойчивость приема ЧМ сигналов, построенных на основе интерферирующих частотных импульсов, путем применения алгоритмов квазикогерентной обработки со смещенным интервалом наблюдения и использованием обратной связи по решению. Задачи: Актуальность (обзор по материалам российских и иностранных статей и книг) и  анализ методов приема ЧМ сигналов с фазовой интерференцией, в том числе и GMSK  сигналов и обзор методов приема ( в том числе с использованием алгоритма Витерби). Временные и спектральные характеристики случайных последовательностей сигналов и оценка снижения уровня внеполосных излучений и занимаемой полосы частот для длительностей частотного импульса LT=4 – 6. Условия применения алгоритмов квазикогерентного приема (фиксированный континуум начальных фаз в тактовые интервалы времени). Алгоритмы поэлементного  квазикогерентного приема. Алгоритм со смещенным интервалом наблюдения Алгоритм с обратной связью по решению и смещенным интервалом наблюдения. Структурные схемы алгоритмов обработки с оценкой вычислительной сложности. Имитационная модель системы передачи данных с использованием ЧМ сигналов с фазовой интерференцией при использовании предложенных алгоритмов приема. Помехоустойчивость приема сигналов с частотными импульсами длительностью LT=4 – 6. Работа проведена на базе программной среды математического моделирования MATLAB, где были произведены основные расчёты, имитационное моделирование процессов формирования ЧМ сигналов и оценка характеристик помехоустойчивости приёмника. Были проведены расчёты спектральной плотности мощности, анализ временных фазовых и частотных траекторий, а также расчёт кривых вероятности битовой ошибки (BER). Использовались методы квазикогерентного поэлементного приёма, подходы с адаптивным смещением интервала наблюдения (t_0) и алгоритмы многосимвольной решающей обратной связи для подавления межсимвольной фазовой интерференции (ISPI). В результате было продемонстрировано, что применение высокостепенных частотных импульсов (sin^10  x,sin⁡^16  x) обеспечивает подавление внеполосных излучений на уровне –120 дБ без использования дополнительных фильтров, а предложенная структура приёма позволяет устранить эффект «полки» ошибок, достигая вероятности ошибки 10^(-5) при отношении сигнал/шум 14 дБ. Полученные результаты позволяют рекомендовать разработанные алгоритмы для использования в перспективных системах беспроводной связи (спутниковых сетях, мобильных системах связи и авиационной телеметрии) с жёсткими ограничениями на вычислительные ресурсы и ширину полосы частот.

Objective of the work is improve the noise immunity of reception of FM signals constructed on the basis of interfering frequency pulses by applying quasi coherent processing algorithms with a shifted observation interval and using decision feedback. Tasks: Relevance (review based on Russian and foreign articles and books) and analysis of reception methods for FM signals with phase interference, including GMSK signals, and a review of reception methods (including the Viterbi algorithm). Time and spectral characteristics of random signal sequences and estimation of the reduction of out of band emissions and occupied frequency bandwidth for a frequency pulse duration of LT=4 – 6. Conditions for applying quasi coherent reception algorithms (fixed continuum of initial phases at clock intervals). Algorithms of element wise quasi coherent reception. a) Algorithm with a shifted observation interval b) Algorithm with decision feedback and a shifted observation interval Block diagrams of processing algorithms with an estimate of computational complexity. Simulation model of a data transmission system using FM signals with phase interference when applying the proposed reception algorithms. Noise immunity of reception of signals with frequency pulses of duration LT=4 – 6. The work was carried out using the MATLAB mathematical modeling software environment, where the main calculations, simulation of FM signal generation processes, and evaluation of the receiver’s noise immunity characteristics were performed. Calculations of the power spectral density, analysis of time domain phase and frequency trajectories, as well as calculation of bit error rate (BER) curves were carried out. Methods of quasi coherent element wise reception, approaches with adaptive shifting of the observation interval (t_0), and multi symbol decision feedback algorithms for suppressing intersymbol phase interference (ISPI) were used. As a result, it was demonstrated that the use of high order frequency pulses (〖sin⁡〗^10,〖sin⁡〗^16) provides out of band emission suppression at the level of –120 dB without using additional filters, and the proposed reception structure eliminates the error floor effect, achieving a bit error rate of 10^(-5) at a signal to noise ratio of 14 dB. The obtained results allow us to recommend the developed algorithms for use in advanced wireless communication systems (satellite networks, mobile communication systems, and aeronautical telemetry) with strict constraints on computational resources and frequency bandwidth.