авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

Синтез алгоритмов и устройств нелинейной фильтрации последовательностей многозначных импульсных сигналов

-- [ Страница 2 ] --

В первой главе на основе теории условных марковских процессов получены алгоритмы нелинейной фильтрации коррелированных последовательностей импульсных сигналов с конечным числом дискретных значений. На основе полученных алгоритмов синтезированы оптимальные и адаптивные устройства нелинейной фильтрации импульсных сигналов с полностью или частично известными статистическими характеристиками. Предложен простой метод вычисления априорно неизвестной статистики значений дискретного параметра радиоимпульсов, реализованный в адаптивном приемном устройстве (ПУ). Проведено исследование синтезированных устройств фильтрации, по результатам которого сделаны выводы об их эффективности.

Пусть в каждом такте работы системы связи в интервале () наблюдается аддитивная смесь сигнала и белого гауссовского шума . Дискретный параметр сигнала (манипулированная фаза, частота и т.д.) содержит полезную информацию и может принимать на интервале T одно из n значений ; – выборка белого гауссовского шума. Последовательность значений является случайной и коррелированной. Требуется синтезировать уравнения фильтрации дискретного параметра последовательности радиоимпульсов и на их основе разработать оптимальной алгоритм и структуру ПУ.

Пусть последовательность является однородной цепью Маркова с матрицей вероятностей перехода от значения в k-м такте к значению в (+1)-м такте:

(1)

Получены уравнения для апостериорной вероятности параметра :

, . (2)

Разделив все уравнения (2) при на n-ое и прологарифмировав результат, получим систему из уравнения нелинейной фильтрации дискретного параметра радиоимпульсов:

, (3)

, . (4)

Критерием различения значений дискретного параметра принят критерий максимума логарифма отношения апостериорных вероятностей . В соответствии с ним, при

, , , (5)

принимается решение о наличии сигнала со значением дискретного параметра ; при , принимается решение о наличии сигнала с параметром .

 Обобщенная структура ПУ. -31

Рис.1. Обобщенная структура ПУ.

Рис.2. Выигрыш
при приеме сигнала с .
Система уравнений (3) и критерий (5) определяют алгоритм нелинейной фильтрации радиоимпульсов, последовательность значений дискретного параметра которых аппроксимируется простой однородной цепью Маркова с n значениями. Структура ПУ, осуществляющего операции (3), (4) в соответствии с выбранным критерием (5), представлена на рис.1. ПУ состоит из дискриминатора (Д), формирующего разности логарифмов функций правдоподобия, -канального нелинейного фильтра (НФ) и решающего устройства (РУ), реализующего критерий (5). НФ содержит сумматоры (), элементы памяти для хранения значений и блоки вычисления нелинейных функций (БНФ).


Помехоустойчивость ПУ (рис.1) иллюстрируют рис.2. С ростом корреляции между соседними значениями дискретного параметра сигнала выигрыш увеличивается.

Вычислительная сложность алгоритма нелинейной фильтрации (3) линейно растет с увеличением числа значений дискретного параметра сигнала, что затрудняет техническую реализацию ПУ. Более простое решение получено для задачи синтеза ПУ последовательностей импульсных двоичных сигналов.

Пусть по каналу связи передается многозначный процесс , представленный Nразрядными двоичными числами; отсчеты процесса , передаются параллельно (или последовательно, с временным разделением) двоичными радиоимпульсами с фазовой или частотной манипуляцией ( – значение дискретного параметра сигнала на интервале , однозначно связанное с значением информационного процесса ). В м разрядном канале () действует аддитивная смесь полезного сигнала и помехи в виде белого гауссовского шума: .

Для радиоимпульсов с двумя возможными значениями () дискретного параметра система уравнений (3) вырождается в одно рекуррентное уравнение, задающее алгоритм нелинейной фильтрации дискретного параметра радиоимпульсов -го разряда:

, (6)

где , . (7)

Для симметричного канала связи решение о наличии в принятой реализации сигнала с параметром или производится в ПУ на основе сравнения логарифма отношения апостериорных вероятностей с порогом :

, . (8)

Многоканальное ПУ, реализующее систему уравнений (6) и решающее правило (8) изображено на рис.3. Оно состоит из N каналов, каждый из которых содержит дискриминатор сигналов с двоичной фазовой или частотной манипуляцией, нелинейный фильтр, пороговое устройство , регистр формирования оценки символов двоичного числа .

 Структура ПУ для поразрядной-61

Рис.3. Структура ПУ для поразрядной нелинейной фильтрации
импульсных многозначных сигналов.

С увеличением корреляции дискретной последовательности помехоустойчивость ПУ (рис.3) повышается. Показано, что выигрыш по мощности в каждом разряде сигнала равен

. (9)

где – коэффициент обратной связи нелинейного фильтра, – средняя длина цуга одинаковых значений .

При большом отношении сигнал/шум и значениях , не очень близких к нулю, т.е. когда выполняются условия и , выражение (7) можно упростить:

, . (10)

Подставляя (10) в (3), получим квазиоптимальный алгоритм оценки :

(11)

С увеличением отношения сигнал/шум различие в вероятностях ошибок на выходах оптимального и квазиоптимального ПУ уменьшается.

Реализация алгоритмов фильтрации дискретного параметра коррелированной последовательности радиоимпульсов предполагает знание статистических характеристик фильтруемых сигналов, таких как коэффициент корреляции. В реальных системах передачи информации эти сведения могут быть неизвестными либо изменяться с течением времени, а проведение статистического анализа – невозможным. В таких условиях целесообразно осуществлять прием сигналов устройствами, синтезированными на основе адаптивных алгоритмов, производящих оценку неизвестных параметров процесса в реальном масштабе времени.

В работе предложен простой способ оценивания для бинарной цепи Маркова, основанный на вычислении средней длины цуга одинаковых значений дискретного параметра :

, , , (12)

, . (13)

Здесь – оценка средней длины цуга на l-ом шаге работы алгоритма адаптации в -м канале.

На рис.4 представлен график зависимости оценки от истинного значения вероятности перехода , из которого следует, что оценка линейно зависит от и при . На рис.5 представлен график зависимости поправочного коэффициента от при . Коэффициент может быть использован для коррекции оценки по формуле .

Проведенное в 1 главе исследование помехоустойчивости синтезированных оптимальных, квазиоптимальных и адаптивных ПУ, показало, что за счет использования статистической избыточности коррелированной последовательности радиоимпульсов выигрыш при приеме сигнала при нелинейной фильтрации растет тем больше, чем меньше отношение сигнал/шум и больше корреляция между радиоимпульсами. Так, при входном отношении = -12 дБ и выигрыш достигает = 12 дБ. Синтезированные ПУ устойчивы к неточности априорных данных о степени корреляции значений дискретного параметра импульсных сигналов.

, дБ
Рис.4. Отклонение оценки от истинного значения вероятности перехода . Рис.5. Поправочный коэффициент g.


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.