ОДЕСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

САДЧЕНКО АНДРІЙ ВАЛЕРІЙОВИЧ

УДК 621.396.275

ЦИКЛІЧНІ СИГНАЛИ З АМПЛІТУДНО-ФАЗОВОЮ ТА

ДИСКРЕТНО-ЧАСТОТНОЮ МАНІПУЛЯЦІЄЮ,

ЩО ІНВАРІАНТНІ ДО m-ЗСУВУ

Спеціальність 05.12.01 - Теоретична радіотехніка

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття вченого ступеня

кандидата технічних наук

Одеса - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Одеському державному політехнічному університеті

Міністерства освіти України

Науковий керівник кандидат технічних наук,

професор кафедри “Радіотехнічні системи”,

Одеський державний політехнічний університет,

Мазурков Михайло Іванович

Офіційні опоненти доктор технічних наук, професор кафедри

“Теорія електричних кіл”,

Українська державна академія зв’язку, м.Одеса,

Кісель Віталій Андрійович

кандидат технічних наук,

доцент кафедри “морський радіозв’язок”,

Одеська державна морська академія,

Тарабуєв Сергій Трофимович

Провідна установа Національний технічний університет України

“Київський політехнічний інститут”

Захист відбудеться 5 жовтня 2000 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої Ради Д 41.052.03 Одеського державного політехнічного університету за адресою: 270044, м. Одеса, проспект Шевченка,1.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Одеського державного політехнічного університету за адресою: 270044, м. Одеса, проспект Шевченка,1.

Автореферат розісланий 4 вересня 2000 p.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Єрімічой І.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми Головною проблемою сучасної теорії і техніки зв'язку є підвищення завадостійкості і ефективності систем передачі інформації (СПІ). Одне з перспективних рішень цієї проблеми пов'язане з застосуванням в СПІ ансамблів шумоподібних сигналів (ШПС). Однак, широке впровадження ШПС в СПІ істотно стримується труднощами технічної реалізації оптимальних пристроїв їхньої обробки.

В зв'язку з цим, актуальною є задача розробки нових класів ШПС з заданими властивостями, що припускали б просту технічну реалізацію кодеків СПІ, і, в той же час, не істотно програвали б у завадостійкості в порівнянні з існуючими. З точки зору простоти технічної реалізації, пошук таких ансамблів треба проводити у рамках класу ортогональних циклічних сигналів. Подальше поліпшення показників СПІ, b, g - ефективності, можливо при переході у рамках означеного класу сигналів, до багатовимірних багатопозиційних сигналів, що оптимально використовують простір сигналів.

До таких сигналів відносяться амплітудно-фазоманіпульовані (АФМ) сигнали, що характеризуються властивістю обьємно-сферичного укладання, та великі системи дискретних-частотноманіпульованих (ДЧМ) сигналів. Однак, практичне застосування означених систем сигналів, особливо при великих розмірах ансамблів N, ускладнене.

Для зниження складності технічної реалізації кодеків СПІ з ШПС і збереження відносно високої завадостійкості, в даній роботі, на основі властивостей перетворення Віленкіна-Крестенсона побудовані нові класи циклічних ортогональних АФМ сигналів та циклічних ДЧМ сигналів для яких вектор циклічної згортки співпадає з вектором m- згортки .

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дослідження дисертаційної роботи відповідає науковому напрямку і планам лабораторії систем передачі інформації, а також планам кафедри радіотехнічних систем Одеського державного політехнічного університету. Дисертаційна робота є частиною науково-дослідних робіт, виконаних в Одеському державному політехнічному університеті на кафедрі “Радіотехнічні системи”: НДР N 272-57, N 222-57, N 257 - 57. Основні результати роботи впроваджені у конструкторському проекті СКБ “Молнія”.

Мета і задачі дослідження Метою роботи є побудова нових класів циклічних багатопозиційних АФМ та ДЧМ сигналів, що інваріантні до m-зсуву, які дозволяють зменшити складність технічної реалізації кодеків дискретних систем передавання інформації.

Основними задачами дисертаційної роботи є:

·Розробка методу синтезу багаторівневих чисельних послідовностей, що інваріантні до m-зсуву (БЧПm) з ідеальними періодичними автокореляційними функціями (ПАКФ) для довільних величин зсуву m=2, 3,.., в частковості:

*дослідження властивостей БЧПm в часової області;

*дослідження властивостей БЧПm в частотної області;

*дослідження величини пік-чинника -n синтезованих БЧПm;

·Аналіз методу передачі на основі АФМm сигналів, а саме:

*завадостійкість методу передачі АФМm сигналів;

*дослідження степеню впливу пік-чинника системи АФМm сигналів на завадостійкість їхнього прийому у цілому;

*дослідження складності технічної реалізації цифрового узгодженого фільтра для БЧПm з цілочисельними елементами;

·Аналіз методу передачі на основі ДЧМm сигналів:

*синтез системи циклічних по частоті і по часу ДЧМm сигналів з цілочисельними елементами;

*дослідження аномальних помилок в системі передавання на основі ДЧМm сигналів з декодером кореляційного типу;

*дослідження кодової відстані Хемінга частотно-часового коду, інваріантного до m-зсуву (CHm - коду);

*дослідження завадостійкості методу передачі на основі ДЧМm сигналів;

·Синтез алгоритмів і схем швидкого декодування у цілому системи ДЧМm сигналів в метриці Хемінга, а саме:

*розробка декодера ДЧМm сигналів, працюючого за критерієм мінімуму відстані Хемінга;

*аналіз обчислювальної складності реалізації багатоканального декодера ДЧМm сигналів у порівнянні з іншими класами ДЧМ сигналів.

Наукова новизна одержаних результатів

·Запропоновано конструктивний метод синтезу в частотної області циклічних БЧПm з ідеальними ПАКФ, дійсними і цілочисельними значеннями елементів.

·Синтезовано клас ортогональних циклічних АФМm сигналів, що допускають лінійне зростання складності технічної реалізації цифрового узгодженого фільтра.

·Запропоновано новий клас циклічних по часу і по частоті ДЧМ сигналів, що інваріантні до m-зсуву.

·Аналітично обгрунтований метод побудови цифрових схем обробки ДЧМm сигналів при довільних значеннях довжин вигляду , запропонована методика синтезу економічних схем декодерів у метриці Хемінга.

Практичне значення одержаних результатів

·Побудовано каталоги ортогональних циклічних АФМm сигналів із ідеальними ПАКФ і циклічних по часу та по частоті ДЧМm сигналів.

·Встановлені границі доцільного застосування побудованих ансамблів АФМ або ДЧМ сигналів в залежності від необхідного відношення сигнал/шум і виділеної смуги частот.

·Знайдені АФМm сигнали у яких коефіцієнт завадостійкості по середній енергії вищий, а пік-чинник менший, ніж у відомих класів АФМ сигналів, побудованих на основі квадратної сітки.

·Побудовані економічні структурні схеми декодерів ДЧМ сигналів, працюючих за критерієм мінімуму відстані Хемінга.

·Отримані кількісні оцінки виграшу у складнощі технічної реалізації декодера ДЧМm сигналів у порівнянні з композиційними системами ДЧМ сигналів на основі квадратичних лишків у розширених полях Галуа.

Особистий внесок здобувача полягає у розробці алгоритму синтезу ансамблів ДЧМ сигналів та економічних схем декодерів по мінімуму відстані Хемінга, аналізу завадостійкості систем передавання інформації. Співавторам, разом з якими були опубліковані наукові праці, належать сумісна постановка завдання дослідження, сумісна розробка декодерів АФМm сигналів.

Апробація результатів дисертації Матеріали дисертації докладалися на:

1. Другій міжнародній конференції ”Праці II міжнародної конференції УкрТелеКом-95” в Одесі в 1995 р.

2. Третій міжнародній конференції “Праці III міжнародної конференції УкрТелеКонф-97” в Одесі в 1997 р.

3. Всеукраїнській молодіжній науково-практичній конференції “Людина і Космос” присвяченій дню космонавтики, що проходила в Дніпропетровську 19-21 травня 1999 р.

Публікації: Основний зміст роботи опубліковано в 8 наукових працях, у тому числі в 4 статтях в збірниках наукових праць, 3 статтях в матеріалах конференцій та в одній депонованій статті.

Структура та обсяг роботи: Дисертаційна робота викладена на 159 сторінках машинописного тексту, містить 37 рисунки і 36 таблиці, складається з вступу, п’яти розділів, висновку і списку літератури (131 найменувань) та 3 додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність вибраної теми, наведений стислий опис основних результатів, отриманих в роботі.

В першому розділі проведений аналіз сучасного стану теорії шумоподібних сигналів. Розглянуті методи швидкого обчислення циклічної згортки. Проведено огляд існуючих багаторівневих числових послідовностей. Розглянуті методи демодуляції ансамблів АФМ сигналів.

Проведений аналіз показав, що в літературі відсутні або недостатньо вивчені такі питання:

·Регулярні методи синтезу ортогональних циклічних БЧПm у частотної області.

·Вплив величини пік-чинника n системи АФМm сигналів на завадостійкість їх розрізнення.

·Алгоритми побудови і схеми обробки великих систем ДЧМm сигналів на базі БЧПm.

З проведеного огляду і аналізу витікає актуальність використання систем АФМm та ДЧМm сигналів в задачах зв'язку, тому що це дозволяє спростити прилади обробки при збереженні, або, навіть, поліпшенні завадостійкості.

На підставі проведеного огляду і аналізу сформульовані мета та задачі досліджень.

Другий розділ присвячений розробці методу синтезу БЧПm з ідеальними ПАКФ, а також оцінюванню величини їх пік-чинника.

При цьому встановлений ряд властивостей і затверджень для БЧП та її елементів в часовій та частотній областях.

Властивість 1. Матриця циклічних зсувів і матриця m- зсувів , порядку N кожна, побудовані на основі БЧП , співпадають, якщо дискретні відліки БЧП задовольняють наступній системі обмежень:

, (1)

Властивість 2. Число елементів, що утворять БЧПm:

(2)

Число надлишкових елементів:

. (3)

Властивість 3. Кожен елемент, що задовольняє вигляду , де для кожного , зустрічається в БЧПm точно разів з періодом , а кожен елемент, що задовольняє вигляду зустрічається тільки один раз.

Властивість 4. Число q-кових БЧПm визначається співвідношенням:

. (4)

Властивість 5. Довільна БЧПm володіє властивістю симетрії, якщо для її утворюючих елементів виконується умова:

(5)

Затвердження 1. ДПФ-спектр дійсної симетричної послідовності також є дійсною симетричною послідовністю, якщо

. (6)

Затвердження 2. ДПФ-спектр БЧПm, що інваріантна до m-зсуву довжини , також є послідовністю, що інваріантна до m-зсуву, тобто

(7)

Властивість 6. Утворюючі елементи ДПФ-спектра і симетричної БЧПm довжини зв'язані умовами:

(8)

Властивість 7. Максимально можливе число ступенів свободи симетричного ДПФ-спектра БЧПm:

для :

, (9)

для :

(10)

Властивість 8. Число цілочисельних послідовностей довжини :

(11)

де числова функція, рівна кількості всіх дільників числа N.

На підставі розглянутих властивостей розроблений конструктивний алгоритм синтезу БЧПm у вигляді наступних процедур:

Крок 1. Задати рівномірний амплітудний ДПФ спектр, що синтезується БЧПm довжини у вигляді .

Крок 2. Задати фазову структуру утворюючих елементів у відповідності до (1) і (2) та побудувати ДПФ спектр, що інваріантний до m-зсуву.

Крок 3. Знайти елементи БЧПm за допомогою ЗДПФ (зворотного ДПФ).

Крок 4. Якщо число синтезованих БЧПm більше , то синтез завершити.

Число БЧПm із ідеальними ПАКФ в залежності від довжини та числа ступенів свободи наведене у табл 1.

Число БЧПm із ідеальними ПАКФ Таблиця 1.

У розділі також проведений аналіз величини пік-чинника н БЧПm і встановлено, що мінімальним пік-чинником володіють БЧПm з . При збільшенні n складність технічної реалізації зменшується, але різко зростає. Результати розрахунків пік-чинника наведені у табл2.

Пік чинник АФМ сигналів Таблиця 2.

Третій розділ присвячений розробці схем формування та обробки АФМm сигналів, а також дослідженню завадостійкості методу передачі на основі АФМm сигналів.

При розробці схеми формування припускається, що нульовий циклічний зсув сигналу, що був переданий має вигляд:, де - БЧПm, що являє собою імпульсну характеристику узгодженого фільтра.

Кожному рівню квантування , або кожному з числа N різноманітних блоків (пакетів) двійкових інформаційних символів розміру k, ставиться в однозначну відповідність номер циклічного зсуву БЧП: , де, а через позначений оператор циклічного зсуву ліворуч на елементів. На рис 1 наведена узагальнена схема формування циклічних АФМm сигналів.

Рис.1 Схема формування циклічних АФМm сигналів

ДП- джерело повідомлень,

АЦП - аналого - цифровий перетворювач,

СРП- схема розрахунку параметра t,

БС - блок синхронізації,

КР - кільцевий регістр з базовим кодовим словом G0,

МОД- модулятор АФМm сигналів.

Дослідження завадостійкості АФМm сигналів проводилося за коефіцієнтами завадостійкості:

по середній енергії:, (12)

по піковій енергії:, (13)

де d - відстань Євкліда між двома найближчими сигналами, Eбcp, Ебmax - середня і максимальна енергії сигналу що витрачаються на передачу одного біту інформації.

Порівняння проводилося з ансамблями двомірних АФМ сигналів, побудованих на базі квадратної сітки.

Результати розрахунків наведені у табл 3.

Таблиця 3

Завадостійкість АФМ сигналів

Поліпшення коефіцієнту завадостійкості ансамблю АФМm сигналів, у порівнянні з ансамблем двомірних АФМ сигналів, досягається ціною розширення смуги частот.

Порівняння ансамблів двомірних АФМ сигналів та АФМm сигналів за величиною максимального пік-чинника та евклідової відстані d наведене у табл 4. Індекс 1 відноситься до АФМ сигналів, 2- до АФМm сигналів.

Таблиця 4

Евклідова відстань АФМ сигналів

Криві завадостійкості АФМ і АФМm сигналів довжини N=16 наведені на рис 2.

·У третьому розділі також встановлено, що зростання пік-чинника ансамблю АФМm сигналів призводить до різкого збільшення енергетичних втрат у порівнянні з ансамблем багаточастотних ортогональних сигналів з n =1.

·Метод обробки системи АФМm сигналів заснований на обчисленні згортці у ковзному вікні на довжині 2N:

, (14)

де - БЧПm, що була передана, y2 - подвоєна прийнята в умовах завад послідовність. Номер переданого циклічного зсуву t визначається по запізнюванню появи максимального відгуку на виході узгодженого фільтра по відношенню до опорного сигналу. Схема, що реалізує принцип розрізнення за методом ковзних згорток наведена на рис 3.

Рис.3 Схема приладу оптимального

розрізнення циклічних АФМm-сигналів

БР - буферний регістр;

КР - кільцевий регістр, здійснюючий операцію подвоєння прийнятої послідовності;

ЦУФ - цифровий узгоджений фільтр;

ВП - вирішальний прилад;

СП - схема подвоєння.

Після АЦП послідовність записується в БР, звідки пересилається за один такт в КР. На виході КР формується два періоду прийнятої послідовності - яка після цього подається на вхід ЦУФ; ВП ставить у відповідність номер переданого циклічного зсуву до часу появи максимуму переданого сигналу.

Таким чином, результати цієї глави теоретично обгрунтовують доцільність застосування ансамблів циклічних АФМm сигналів з малим значенням пік-чинника n у системах, де велику вагу має енергетична ефективність, наприклад, у сотовому та супутниковому зв'язку.

Четвертий розділ присвячений розробці методу формування і обробки системи ДЧМm сигналів, а також дослідженню його завадостійкості у порівнянні з композиційними системами ДЧМ сигналів.

Система ДЧМm сигналів будується на основі тих же БЧПm, що і система АФМm сигналів, при цьому з'являється можливість збільшення об’єму системи за рахунок циклічних частотних зсувів кожної БЧПm, яка породжує за правилом:

(15)

де - число ступенів свободи БЧПm, w - відповідний номер частоти.

Таким чином, об’єм системи ДЧМm сигналів: .

У четвертому розділі також проведений аналіз кодової відстані Хемінга синтезованих циклічних по часу та по частоті БЧПm або CHm кодів. Значення мінімального dmin, середнього dср та максимального dmax кодових відстанів наведені у табл 5.

Таблиця 5

Кодова відстань Хемінга БЧПm

Завадостійкість системи ДЧМm сигналів розрахована по відомій формулі:

(16)

де p1,d - імовірність переходу 1-го кодова слова (базового) у кодове слово, що знаходиться на відстані d від 1-го кодова слова.; W (d) - число кодових слів, що знаходяться на відстані d від базового.

Результати порівняння між собою побудованих ансамблів АФМm, ДЧМm з існуючими та композиційними ДЧМ сигналами показали:

·Ансамбль ДЧМm сигналів володіє, в загальному випадку, більш високою завадостійкістю, ніж ансамбль АФМm сигналів.

·Величина пік-чинника ДЧМm сигналів оптимальна n =1, при цьому об’єм ансамблю: J=Ny.

·У спектрі кодових відстаней CHm коду число кодових слів, що знаходяться на відстані dmin, не перевищує m-1, тому середня кодова відстань .

·Деякий програш в завадостійкості у порівнянні з композиційними системами ДЧМ сигналів компенсується меншою шириною смуги частот (N/y) разів і спрощенням апаратури декодування в разів.

П'ятий розділ присвячений розробці алгоритмів і схем швидкого декодування в цілому циклічних по частоті і по часу ДЧМm сигналів у метриці Хемінга. Основні одержані результаті складаються у наступному:

·Кодер ДЧМm сигналів кожному рівню квантування джерела повідомлень ставить у відповідність два параметра CHm коду: t - циклічний зсув за часом породжуючої послідовності, w - циклічний зсув по частоті базової послідовності, за правилом:

, (17)

де - ціла частина, а Res(L/N)- залишок, від ділення L на N.

·Влаштування обробки ДЧМm сигналів побудоване за підоптимальним алгоритмом і складається з двох вирішальних схем, включених послідовно через схему подвоєння. Перша вирішальна схема забезпечує оптимальний поелементний прийом y ортогональних складаючих ДЧМm сигналу і складається з y узгоджених фільтрів, включених паралельно. Друга вирішальна схема містить y паралельно включених декодерів, працюючих у ковзному режимі з декодуванням по мінімуму відстані Хемінга.

·Запропоновано алгоритм побудови економічних схем декодерів, працюючих по мінімуму відстані Хемінга з обчисленням числа поелементних порівнянь у ковзному режимі обробки подвоєної вхідний послідовності.

·Розроблено конкретні економічні схеми спеціалізованих декодерів ДЧМm сигналів і встановлено, що врахування властивості інваріантності до m-зсуву дозволяє зменшити порядок зростання складності технічної реалізації за числом обчислювальних пар “порівняння - суматор” до величини у порівнянні з yN2 порядком зростання складності схем декодерів, що побудовані без врахування інваріатності до m - зсуву. Приклад схеми декодера для ДЧМm сигналу довжини N=32 наведений на рис 4.

·Встановлено, що складність обробки ансамблю ДЧМm сигналів менша аналогічного показника ансамблю композиційних ДЧМ сигналів. Результати порівняльного аналізу складності технічної реалізації - Q систем передавання інформації з АФМm, ДЧМm, а також композиційними ДЧМ сигналами наведені у табл 6.

Таблиця 6

Складність технічної реалізації

Проведені у п'ятому розділі розрахунки підтверджують доцільність практичного застосування ДЧМm сигналів, так як вони забезпечують розумний компроміс між апаратурною складністю влаштування обробки з одного боку і завадостійкістю прийому з іншого.

ВИСНОВКИ

1. Розроблений алгоритм синтезу ансамблів БЧПm з ідеальними ПАКФ та дійсними елементами в частотної області для довільних довжин що заснований на використанні властивості частотно-часової дуальністю m-зсуву.

2. Запропоновані методи і схеми формування і обробки АФМm сигналів. Проведені розрахунки завадостійкості ансамблів АФМm сигналів в порівнянні із завадостійкістю існуючих двомірних ансамблів АФМ сигналів, що побудовані на базі квадратної сітки. При цьому встановлено:

·Коефіцієнт завадостійкості АФМm сигналів по середній енергії вище ніж у двомірних АФМ сигналів, що досягається ціною розширення смуги частот в N раз.

·Коефіцієнт завадостійкості по піковій енергії у АФМm сигналів приймає значення як кращі так і гірші, у порівнянні з двомірними ансамблями АФМ сигналів, що пояснюється великим розкидом величини пік-чинника АФМm сигналів.

·Встановлено, що при використанні передавача з обмеженою піковою потужністю енергетичні витрати різко збільшуються із зростанням величини пік-чинника. Нижня та верхня границі величини пік-чинника знайдені для різноманітних довжин N, відповідно, шляхом моделювання на ЕОМ і аналітично.

3. Запропонований алгоритм побудови на основі БЧПm системи ДЧМm сигналів, а також розроблений метод передачі на основі ДЧМm сигналів. Встановлено, що:

·При використанні передавача з обмеженою піковою потужністю, завадостійкість методу передачі на основі ДЧМm сигналів з декодером, що працює за критерієм мінімуму відстані Хемінга, вище, ніж у системі АФМm сигналів тієї ж довжини. Ціна поліпшення є розширення спектра сумарного сигналу.

4. Запропоновані модифікація алгоритму та економічні схеми реалізування поелементного прийому ДЧМm сигналів і “ковзного” декодування у цілому по мінімуму відстані Хемінга. При Цьому встановлено, що:

·Структура кожного каналу другої вирішальної схеми (декодера у цілому) співпадає зі структурою цифрового узгодженого фільтра для АФМm сигналів з урахуванням заміни помножувачів на прилади поелементних порівнянь.

5. Знайдені оцінки складності технічної реалізації декодера CHm коду. Декодер “у цілому” містить логічних фільтрів, замість, як це вимагається для реалізації класичної схеми багатоканального трансверсального фільтра.

Таким чином, з одного боку, обгрунтована доцільність і актуальність використання в цифрових системах зв'язку ансамблів ДЧМm сигналів і АФМm сигналів з малими значеннями величини пік-чинника. З іншого боку, запропоновані оптимальні і підоптимальні алгоритми обробки сигналів і структурні схеми, алгоритми, що їх реалізують. Теоретично обгрунтована доцільність побудови практичних систем зв'язку на основі запропонованих класів циклічних АФМm і ДЧМm сигналів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мазурков М.И., Садченко А.В. Класс частотно-временных кодов, инвариантных к m-сдвигу.//Труды III международной конференции УкрТелеКонф-97. Одесса, Украина: УНИИРТ, 1997.-С.25-29.

2. Мазурков М.И., Садченко А.В. Ортогональные циклические сигналы, инвариантные к m-сдвигу.//Труды II международной конференции УкрТелеКом-95. Одесса, Украина: УНИИРТ, 1995.-с.390-393.

3. Мазурков М.И., Садченко А.В. Свойства дискретных АФМ сигналов, инвариантных к m-сдвигу.//Труды УНИИРТ, 1996 N2, C.38-45.

4. Мазурков М.И., Садченко А.В.,Скопа А.А. Методы передачи информации на основе циклических АФМ и ДЧМ сигналов, инвариантных к m-сдвигу.// Сборник научных трудов “Информатика и связь”, Одесса, УГАС 1996 г. N1, С 127-142.

5. Мазурков М.И., Чан Дык Инь, Садченко А.В. Конструктивный метод построения нормальных систем ортогональных циклических сигналов, инвариантных к m-сдвигу.//Рук.-Деп. в ГНТБ Украины 20.07.1997, N 1979.-Ук.94.

6. Садченко А.В. Число целочисленных последовательностей с идеальными ПАКФ.//Труды УНИИРТ, N3 1996, C.88-89.

7. Садченко А.В. Оценки величины пик-фактора числовых последовательностей с идеальными ПАКФ.//Труды УНИИРТ, N 2, 1996 , C.15-19.

8. Садченко А.В. Дискретные частотноманипулированные сигналы инвариантные к m-сдвигу. //Всеукраїнська молодіжна нуково-практична конференція “Людина і космос”, Дніпропетрівськ 1999р, C.193.

Садченко А.В. Циклічні сигнали з амплітудно-фазовою та дискретно-частотною маніпуляцією, що інваріантні до m-зсуву. - рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.01 - теоретична радіотехніка. - Одеський державний політехнічний університет, Одеса, 2000.

Дисертаційна робота присвячена синтезу нових класів шумоподібних АФМ і ДЧМ сигналів, що інваріантні до m-зсуву та припускають використання ефективних пристроїв для узгодженої обробки. Було розроблено частотний метод синтезу багаторівневих чисельних послідовностей (БЧП), що інваріантні до m-зсуву та мають ідеальні періодичні автокореляційні функції. Проведено аналіз пік-фактору БЧП та систем АФМ сигналів, що синтезовані на їхньої підставі. Знайдені системи АФМm сигналів, що мають завадостійкість вище в порівнянні з існуючими класами АФМ сигналів. Запропоновані схеми для узгодженої обробки систем АФМm сигналів. Проведено розрахунки завадостійкості систем ДЧМm сигналів на підставі БЧП та розроблені пристрої для їхньої обробки. Наведені кількісні результати порівняння ефективності декодерів на підставі БЧП, що інваріантні до m-зсуву та БЧП на підставі квадратичних лишків у полях Галуа.

Ключові слова: багаторівневі числові послідовності, циклічні сигнали, m-зсув, цифрова згортка.

Садченко А.В. Циклические сигналы с амплитудно-фазовой и дискретно-частотной манипуляцией , инвариантные к m-сдвигу.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.01 - теоретическая радиотехника. - Одесский государственный политехнический университет, Одесса 2000.

Диссертация посвящена вопросам синтеза новых классов шумоподобных АФМ и ДЧМ сигналов, инвариантных к m-сдвигу и допускающих применение эффективных устройств для их согласованной обработки.

Обзор существующих шумоподобных сигналов, в частности АФМ и ДЧМ, показал, что ценой их высокой помехоустойчивости является сложность устройств согласованной обработки. В связи с этим возникает необходимость разработки новых классов сигнально-кодовых конструкций, которые при незначительном проигрыше в помехоустойчивости по сравнению с существующими классами сигналов имели бы более простые схемы формирования и обработки. Установлено, что использование многоуровневых числовых последовательностей, инвариантных к m-сдвигу (МЧПm) в качестве кодирующих позволяет уменьшить порядок роста сложности технической реализации декодеров до величины , где -длина МЧПm.

Разработан частотный (спектральный) метод синтеза МЧПm с идеальными периодическими автокорреляционными функциями (ПАКФ) и целочисленными значениями элементов для произвольных длин . Проведено исследование величины пик-фактора МЧПm и найдены его верхняя и нижняя границы. Разработаны методы формирования и обработки ансамблей АФМm сигналов и исследована их помехоустойчивость по сравнению с системой двумерных АФМ сигналов, построенных на основе квадратной сети. В результате установлено, что при величине пик-фактора системы АФМm сигналов и использовании передатчика с ограниченной пиковой мощностью ее коэффициент помехоустойчивости выше чем у системы двумерных ансамблей АФМ сигналов той же длины. При использовании передатчика с ограниченной средней мощность коэффициент помехоустойчивости по средней энергии также выше чем у двумерных ансамблей АФМ сигналов, например, для длины выигрыш составляет 2.2 раза. При этом, ценой улучшения помехоустойчивости является расширение спектра сигнала в N раз. Предложены схемы согласованной обработки АФМm сигналов с использованием метода удвоения принятой последовательности, что позволяет перейти от N-канального согласованного фильтра к одноканальному, построенному с учетом структурных свойств обрабатываемых сигналов. Предложен метод синтеза больших систем циклических по времени и по частоте ансамблей дискретно-частотно модулированных сигналов со свойством m-сдвига (ДЧМm). Установлено, что декодирование системы ДЧМm сигналов можно проводить декодером такой же структуры как для системы АФМm сигналов при условии замены умножителей на устройства поэлементных сравнений. Проведено исследование кодового расстояния Хэмминга расширенной системы МЧПm и найдены оценки минимального, среднего и максимального расстояний. Установлено, что среднее кодовое расстояние системы сигналов объема , а число кодовых слов, находящихся на минимальном кодовом расстоянии не превышает m-1. На основе расчета спектров кодовых расстояний найдена помехоустойчивость системы ДЧМm сигналов с декодером, работающим в метрике Хемминга по критерию минимума кодового расстояния. Улучшение помехоустойчивости системы ДЧМm сигналов по сравнению с системой АФМm сигналов достигается ценой дополнительного расширения спектра сигнала в y раз.

Разработаны экономичные схемы специализированных декодеров ДЧМm сигналов и установлено, что учет свойства инвариантности к m-сдвигу уменьшает порядок роста сложности технической реализации декодера по числу пар устройство сравнения - сумматор практически до величины в сравнении с порядком роста сложности универсальных декодеров без учета свойства m-сдвига.

Научная новизна заключается в разработке новых классов циклических АФМ и ДЧМ сигналов, инвариантных к m-сдвигу, которые имеют высокую помехоустойчивость и допускают применение простых декодирующих устройств.

Разработанные классы АФМ и ДЧМ сигналов могут найти применение в задачах связи, где требуется обеспечить высокую вероятность правильного приема информации при малых затратах на создание и наладку кодеков.

Ключевые слова: многоуровневые числовые последовательности, циклические сигналы, операции m-сдвига, цифровые свертки, кодеки, энергетическая и частотная эффективность.

Sadchenko A.V. Cyclical signals with amplitude-phase and discrete-frequency manipulation, invariant to m-shift.

The thesis for a candidate degree by specialty 05.12.01 - Theoretical radio technique, -Odessa State Polytechnic University. - Odessa, 2000.

The thesis is dedicated to: problems of synthesis of new classes APM and DPM signals, invariant to m-shift; design of effective devices for matched handing of APM and DPM signals; design of effective transmitting methods of the base proposed signals; design of frequency method of synthesis APMm with ideal periodic autocorrelation function and integer units values for arbitrary length N=mn.

Key words: multilevel numerical sequences, cyclical signals, operations of m-shift, digital convolutions, power and frequency efficiency.