Быстрые цифровые алгоритмы когерентной демодуляции сигналов с амплитудной и фазовой манипуляцией

Герасименко Евгений Сергеевич
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

1. ОБРАБОТКА МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ ………………………………. 13
1.1. Сигналы с фазовой манипуляцией ……………………………………………………… 13
1.2. Сигналы с многопозиционной амплитудной модуляцией……………………. 15
1.3. Сигналы с квадратурной амплитудной модуляцией ……………………………. 16
1.4. Модели сигналов, канала связи и помех……………………………………………… 20
1.5. Модели узкополосных радиотрактов ………………………………………………….. 22
1.5.1. Модель многокаскадного резонансного усилителя …………………………… 22
1.5.2. Связанные колебательные контуры …………………………………………………. 27
1.6. Цифровая модель радиотракта……………………………………………………………. 29
1.7. Демодуляция сигналов ………………………………………………………………………. 34
1.8. Методы синхронизации цифровых демодуляторов …………………………….. 36
1.9. Цифровые алгоритмы и устройства когерентной обработки сигнала …… 41
1.10. Выводы по главе 1 ……………………………………………………………………………. 43
2. РАЗРАБОТКА БЫСТРЫХ ЦИФРОВЫХ АЛГОРИТМОВ КОГЕРЕНТНОЙ
ДЕМОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ ………………………………………………………………… 45
2.1. Квантование радиосигнала …………………………………………………………………. 45
2.2. Базовый быстрый цифровой алгоритм когерентной демодуляции ФМ
сигналов…………………………………………………………………………………………………… 48
2.3. Частотные характеристики базового алгоритма ………………………………….. 52
2.4. Модели сигнала и шума на выходе базового алгоритма ……………………… 55
2.5. Разработка цифрового алгоритма демодуляции двоичных ФМ сигналов 61
2.6. Разработка цифрового алгоритма демодуляции четырехпозиционных
ФМн сигналов ………………………………………………………………………………………….. 64
2.7. Разработка цифрового алгоритма демодуляции двоичных сигналов с ОФМ
………………………………………………………………………………………………………………… 68
2.8. Разработка цифрового алгоритма демодуляции сигналов с
четырехпозиционной ОФМ ………………………………………………………………………. 71
2.9. Разработка цифрового алгоритма когерентной демодуляции сигнала с
многопозиционной АМ…………………………………………………………………………….. 74
2.10. Разработка цифрового алгоритма демодуляции сигналов с КАМ ………. 77
2.11. Реализация быстрых цифровых алгоритмов когерентной демодуляции
сигналов с фазовой манипуляцией ……………………………………………………………. 82
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ КОГЕРЕНТНЫХ
ДЕМОДУЛЯТОРОВ ………………………………………………………………………………… 88
3.1. Исследование помехоустойчивости демодулятора двоичных ФМ сигналов
………………………………………………………………………………………………………………… 88
3.2. Анализ помехоустойчивости демодулятора четырехпозиционных
фазоманипулированных сигналов …………………………………………………………….. 90
3.3. Исследование помехоустойчивости когерентной демодуляции двоичных
сигналов с ОФМ ………………………………………………………………………………………. 96
3.4. Исследование помехоустойчивости цифровой демодуляции сигналов с
четырехпозиционной ОФМ ………………………………………………………………………. 98
3.5. Анализ помехоустойчивости когерентной демодуляции сигнала с
многопозиционной АМ…………………………………………………………………………… 100
3.6. Исследование помехоустойчивости демодулятора сигналов с КАМ….. 104
3.7. Узкополосные сигналы и помехи ……………………………………………………… 113
3.8. Выводы по главе 3 ……………………………………………………………………………. 118
4. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И
АППАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ДЕМОДУЛЯТОРОВ …………………………….. 120
4.1. Численное представление цифровых алгоритмов обработки сигналов . 120
4.2. Представление сигналов и помех ……………………………………………………… 121
4.3. Исследование свойств демодулятора двоичных ФМ сигналов…………… 129
4.4. Исследование свойств демодулятора четырехпозиционных ФМ
сигналов…………………………………………………………………………………………………. 136
4.5. Исследование свойств демодулятора многопозиционных сигналов с
АМ…………………………………………………………………………………………………………. 141
4.6. Исследование свойств демодулятора сигналов с КАМ ……………………… 146
4.7. Аппаратная реализация демодуляторов на основе ПЛИС ………………….. 149
4.8. Выводы по главе 4 ……………………………………………………………………………. 152
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………… 154
ЛИТЕРАТУРА ……………………………………………………………………………………….. 156
ПРИЛОЖЕНИЕ А Программа статистического имитационного
моделирования когерентного демодулятора сигналов с двоичной фазовой
манипуляцией ………………………………………………………………………………………… 166
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акты внедрения результатов диссертационного
исследования ………………………………………………………………………………………….. 171
ПРИЛОЖЕНИЕ В Свидетельства о государственной регистрации программ
для ЭВМ ………………………………………………………………………………………………… 178
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Патенты на изобретения Российской Федерации ………. 182

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного
исследования, сформулированы цель и частные задачи, показана научная
новизна и практическая значимость полученных результатов, выносимых на
защиту.
В главе 1 проведен анализ радиосигналов с ФМ, ОФМ, АМ и КАМ,
рассмотрены их свойства и методы демодуляции. Рассмотрены модели канала
связи и приемного радиотракта, предложена цифровая модель узкополосного
радиотракта, ориентированная на исследование свойств рассматриваемых
алгоритмов демодуляции. Рассмотрены методы синхронизации демодуляторов,
сформулированы требования к погрешностям оценки фазы принимаемого
сигнала. Проведен анализ известных цифровых алгоритмов и устройств
когерентной обработки радиосигналов.
В результате анализа определены подходы к разработке быстрых
цифровых алгоритмов когерентной демодуляции сигналов с ФМ, ОФМ, АМ и
КАМ.
В главе 2 предложены алгоритмы и соответствующие им устройства
когерентной демодуляции двоичных и четырехпозиционных сигналов с ФМ и
ОФМ. Рассмотрены алгоритмы демодуляции сигналов с многопозиционной АМ
и КАМ, вопросы реализации рассматриваемых алгоритмов.
Получены структурные схемы алгоритмов когерентной демодуляции,
обладающие собственной частотной селективностью и формирующие
оптимальные отклики при воздействии аддитивной смеси сигнала и шума.
Предложено использовать базовый быстрый цифровой алгоритм обработки
узкополосных сигналов для когерентной демодуляции ФМ сигналов. Предложена
процедура квантования для когерентной демодуляции двоичных и
многопозиционных сигналов с фазовой, амплитудной и квадратурной
амплитудной модуляцией. Исследованы частотные характеристики базового
алгоритма, показано, что он обладает хорошими частотно-селективными
свойствами. Определены статистические свойства сигнальной и шумовой
компонент на выходе базового алгоритма. Разработаны алгоритмы и
соответствующее устройства когерентной цифровой демодуляции сигналов с
двоичной ФМ и ОФМ, четырехпозиционной ФМ и ОФМ. Разработан алгоритм
когерентной демодуляции сигнала с многопозиционной АМ и сигналов с КАМ.
Произведено моделирование всех выше перечисленных устройств.
Результаты моделирования свидетельствуют о высокой эффективности
рассмотренных алгоритмов с точки зрения формы отклика демодулятора,
поступающего в решающее устройство. Рассмотрены возможности программной
и аппаратной реализации предложенных быстрых цифровых алгоритмов
демодуляции сигналов. Показано, что наилучшие результаты будут получены при
аппаратной реализации на базе современных ПЛИС.
Принцип действия предложенных алгоритмов можно рассмотреть на
примере алгоритма быстрой цифровой демодуляции двоичных ФМн сигналов.
Базовый быстрый цифровой алгоритм когерентной демодуляции ФМ
сигналов позволяет реализовать алгоритм быстрой цифровой демодуляции
двоичных фазоманипулированных сигналов, структурная схема которого
показана на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема алгоритма быстрой цифровой демодуляции
двоичных ФМн сигналов

Входной двоичный ФМ сигнал с двумя значениями начальной фазы   0
и    квантуется по времени и уровню АЦП, который синхронно с входным
сигналом формирует по два отсчета s1 и s2 на период. Эти отсчеты на каждом
периоде запоминаются в многоразрядном регистре сдвига на два отсчета (МР2).
В базовом алгоритме за N  2 n периодов на выходе демодулятора
накапливается величина yi ,
N 1
yi   s1(i  k )  s2(i  k )  ,(1)
k 0
в моменты окончания символов достигающая максимума, при отсутствии шума
равного
 2 NS при   0,
y(2)
 2 NS при    .

Эти значения y сравниваются с нулем в решающем устройстве (РУ),
которое формирует принятые информационные символы s И : если y  0 , то
принят сигнал с начальной фазой   0 , а иначе    .
Модулированный двоичный ФМн сигнал имеет вид
1  xt / NT0  
s (t )  S  cos 2f 0t   ,(3)
2

где t / NT0  – целая часть числа, равная номеру информационного символа xk со
значениями  1 (k – номер символа). Начальная фаза ФМ сигнала принимает
значения 0 или  , первой соответствует значение y / 2 N  1 , а второй y / 2 N  1 .
На рис. 3 приведен полученный в результате статистического
имитационного моделирования график зависимости отклика демодулятора от
номера текущего периода при наличии шумов при указанных параметрах, там
же пунктиром обозначена временная диаграмма модулирующего сигнала.

Рис. 3. График зависимости отклика демодулятора от номера текущего периода
при наличии шумов

Как видно, шумовая помеха приводит к искажению демодулированного
сигнала и появлению ошибочных решений (в примере вероятность ошибки
p  2,3  103 ), сигнальная и шумовая компоненты сглажены, что обусловлено
фильтрующимисвойствамидемодулятора. Алгоритмдемодуляции
обеспечивает эффективное выделение информационногосигнала при
небольшом отношении сигнал/шум h.
На основании базового алгоритма разработаны цифровые алгоритмы
демодуляции четырехпозиционных ФМн сигналов, двоичных сигналов с ОФМ,
сигналов с четырехпозиционной ОФМ, многопозиционной АМ, квадратурной
амплитудной манипуляцией.
В главе 3 проведен анализ помехоустойчивости рассмотренных
алгоритмов когерентной демодуляции. Получены выражения для вероятности
ошибки при воздействии гаусовского шума, проведен их анализ. Показано, что
рассматриваемые алгоритмы демодуляции обеспечивают минимальные
вероятности ошибок, то есть обладают потенциальной помехоустойчивостью.
Рассмотрено влияние параметров узкополосного приемного тракта на
форму откликов демодулятора и его помехоустойчивость. Показано, что для
предлагаемых алгоритмов демодуляции ослабляются требования к частотной
селективности приемного радиотракта.
Определена вероятность ошибки демодулятора двоичных ФМн сигналов,
показано, что предложенный демодулятор обладает потенциальной (предельно
достижимой) помехоустойчивостью.
Рассмотрена помехоустойчивость демодулятора четырехпозиционных ФМ
сигналов, показано, что предлагаемый алгоритм демодуляции является
оптимальным. Проведена оценка помехоустойчивости когерентной демодуляции
двоичных сигналов с ОФМн, доказано, что предлагаемый цифровой алгоритм
демодуляции оказывается оптимальным. Определена вероятность ошибки
цифровой демодуляции сигналов с четырехпозиционной ОФМ, показана
высокая эффективность демодулятора при отсутствии явления «обратной
работы». Получена оценка помехоустойчивости когерентной демодуляции
сигнала с многопозиционной АМ. Показано, что при одинаковых энергетических
затратах на двоичный информационный элемент многопозиционные сигналы с
АМ при когерентной обработке обеспечивают достаточно высокую
помехоустойчивость.Исследованапомехоустойчивостьцифрового
демодулятора сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией. Получено
выражение для вероятности ошибки, показана высокая информационная
эффективность работы цифрового демодулятора сигналов с КАМ. Рассмотрено
влияние узкополосного приемного тракта на форму отклика демодулятора.
Показано, что благодаря собственной частотной селективности демодулятора
целесообразно выбирать полосу пропускания тракта больше ширины спектра
сигнала.
Исследование помехоустойчивости можно рассмотреть на примере
демодулятора двоичных ФМ сигналов.
Отклик демодулятора двоичных ФМ сигналов имеет вид
N 1
yi   s1(i  k )  s2(i  k )  ,(4)
k 0

имеет нормальную плотность вероятностей
1 ( y  yСР ) 2 
w( y) exp (5)
2 2 2 

со средними значениями yСР  2 NS при   0 или yСР  2 NS при    и
одинаковыми дисперсиями  2  2 N Ш
. Соответствующие графики показаны на
рис. 4, зачерненные области в окрестности y  0 соответствуют ошибочным
решениям о принятом символе.

Рис. 4. Графики плотности вероятностей откликов при   0 и   

Решение о принятом символе в решающем устройстве принимается при
сравнении величины y с нулем, тогда вероятность ошибки равна
1 ( z  2 NS ) 2 
pОШ  1   w( z )dz  1 exp dz .(6)
2 2 2
Проводя замену переменной
y  2 NS
t,(7)

получим
2 NS

1 t2 
pОШ  1 
2
exp  dt .
 2
(8)

Интеграл в правой части (8) называют функцией (интегралом) Лапласа
h
1 t2 
F ( h) 
2
exp  dt ,
 2
(9)
тогда получим
 2 NS 
pОШ  1  F .(10)
  
Отношение сигнал/шум равно
SNS
h N 2,(11)
Ш
тогда для вероятности ошибки можно записать известное классическое
выражение
pОШ  1  F ( 2h) .(12)
Зависимость pОШ от отношения сигнал/шум h в дБ показана на рис. 5
Таким образом, предлагаемый быстрый цифровой алгоритм демодуляции
сигналов с двоичной фазовой манипуляцией обеспечивает потенциальную
помехоустойчивость в белом шуме, то есть является оптимальным.

Рис. 5. Зависимость pОШ от отношения сигнал/шум h

В главе 4 проведены вычислительные эксперименты и имитационное
моделирование рассмотренных алгоритмов когерентной демодуляции сигналов с
ФМ, ОФМ, АМ и КАМ в программах, разработанных в рамках диссертационного
исследования. Полученные результаты свидетельствуют об их высокой
(потенциальной) помехоустойчивости и вычислительной эффективности.
Результаты моделирования хорошо согласуются с теоретическими расчетами
вероятностей ошибок. Проведено исследование влияния на работу демодуляторов
узкополосного радиотракта. Зависимость вероятности ошибки от полосы
пропускания радиотракта представлена на рис. 5.
Рассмотренывопросыреализациипредлагаемыхалгоритмов
демодуляции. Показано, что наилучшие результаты обеспечиваются на базе
современных ПЛИС.
Исследование свойств демодулятора при моделировании можно
рассмотреть на примере демодулятора двоичных ФМн сигналов.
Программа статистического имитационного моделирования когерентного
демодулятора сигналов с двоичной фазовой манипуляцией разработана в среде
Delphi, ее рабочее окно показано на рис. 6. В верхней его части расположены
поля редактирования несущей частоты (по умолчанию f 0  10 МГц ), объема
выборки символовL  1000000 , числаN  64периодовT0  1 / f 0в
информационном символе и значения отношения сигнал/шум h дБ (начальное,
конечное и шаг изменения).
В левой части рабочего окна расположен выпадающий список выбора
цифровой модели узкополосного приемного тракта приNM  0(тракт
отсутствует) и N M  16, 32, 64 , а также поле ввода значения отклонения фазы
Δφ опорного генератора от состояния идеальной синхронизации (по умолчанию
Δφ=0). Ниже расположена таблица вывода результатов моделирования с
теоретическим и экспериментальным значениями вероятности ошибки. В
графической области показана теоретическая (сплошная линия) и полученная в
результате статистического имитационного моделирования (отмечена точками)
зависимость вероятности ошибки от отношения сигнал/шум h дБ .

Рис. 6. Программа статистического имитационного моделирования
когерентного демодулятора сигналов с двоичной фазовой манипуляцией

Снижение полосы пропускания приемного тракта (при изменении N M от
0 до N / 4  16 ) не приводит к заметному изменению вероятности ошибки, хотя
при этом шум становится узкополосным и его мощность уменьшается в
несколько раз, а в более узкополосном тракте (приN M  N / 2  32 )
помехоустойчивость значительно ухудшается за счет падения энергии элемента
сигнала. Моделирование подтверждает выводы о влиянии узкополосности
приемного тракта на помехоустойчивость демодулятора. Необходимость
использования узкополосных приемных трактов приNM  N / 4может
возникнуть при наличии в них, например, узкополосных помех.
Пример зависимости вероятности ошибки pОШ от полосы пропускания
ПТ радиотракта в нормированном виде ПТ /П показан на рис. 7 (величина
полосы частот демодулятора П равна.
f0
П  2f  2(13)
N

Рис. 7. Зависимость вероятности ошибки pОШ от полосы пропускания ПТ
радиотракта
Каквидно,использование узкополосноготрактасущественно
увеличивает вероятность ошибки приПТ  (3  5)  П . Таким образом, по
результатам моделирования с учетом (13) полосу пропускания радиотракта
целесообразно выбирать из условия
f0
ПТ  (6  10) .(14)
N
На рис. 8а показана полученная в результате моделирования и отмеченная
точками зависимость среднеквадратического (действующего) значения Sд
элемента информационного сигнала с единичной амплитудой от
нормированной полосы пропускания ПТ /П . Штрихпунктирной линией отмечен
уровень входного сигнала S  1/ 2  0.707 . Точками на рис. 8б представлена
зависимость от ПТ /П среднеквадратического значения шумовой помехи  П на
выходе узкополосного приемного тракта.
Как видно из рис. 8а, при ПТ  (3  5)  П происходит подавление боковых
компонент спектра сигнала и его действующее значение Sд (мощность)
уменьшается, что приводит к увеличению вероятности ошибки. Действующее
значение  П падает при уменьшении ПТ / П , как видно из рис. 8б. На рис. 7
крестиками отмечены результаты расчета вероятности ошибки для белого шума
и значений действующего значения Sд сигнала в узкополосном тракте из
рис. 8а.
Приведенные результаты моделирования свидетельствуют о том, что
предлагаемый быстрый цифровой алгоритм когерентной демодуляции
фазоманипулированных сигналов оптимально выделяет информационный
сигнал из входного шума.

Рис. 8. Зависимость действующего значения Sд элемента сигнала (а) и
среднеквадратического значения шумовой помехи  П (б) на выходе
радиотракта от его полосы пропускания ПТ /П

Рассматриваемая программа позволяет оценить влияние на вероятность
ошибки детерминированного смещения  фазы опорного (тактового) сигнала
(погрешности фазовой синхронизации).
Зависимости вероятности ошибки pОШ от детерминированного смещения
фазы  для различных значений отношения сигнал/шум h показаны на рис. 9,
при отрицательных  наблюдаются те же значения pОШ .
Проведеностатистическоеимитационноемоделирование
модулированных сигналов с ФМ, ОФМ, АМ и КАМ. Рассмотрено влияние
узкополосного радиотракта на их форму. Сформулированы требования к
параметрам радиотракта.
Исследованы свойства аддитивных помех при прохождении через
предлагаемые алгоритмы демодуляции сигнала, показано, что наблюдается
нормализация шумовой помехи с достаточно произвольными вероятностными
характеристиками,чтопозволяетиспользоватьдлярасчета
помехоустойчивостипредложенныесоотношения,полученныедля
гауссовского шума.
Рабочее окно программы с временными диаграммами для ФМн сигнала
представлены на рис. 10. На рис. 11 представлено созвездие для сигнала с
двоичной ФМн.

Рис. 9. Зависимости вероятности ошибки pОШ от детерминированного
смещения фазы  для различных значений отношения сигнал/шум

Проведено статистическое имитационное моделирование предложенных
цифровых когерентных демодуляторов сигналов с ФМ, ОФМ, АМ и КАМ с
аддитивными шумовыми помехами. Показано, что они обеспечивают
потенциальную помехоустойчивость (минимально возможную вероятность
ошибки).

Рис. 10. Временная диаграмма ФМн сигнала на выходе узкополосного
радиотракта с N M  16
Рис. 11. Созвездие ФМн сигнала

Исследовано влияние узкополосного радиотракта на характеристики
помехоустойчивости демодуляторов. Показано, что благодаря собственной
частотной селективности они наилучшим образом обрабатывают принимаемый
сигнал, а существенное уменьшение полосы пропускания тракта приема
уменьшает энергию принимаемых радиоимпульсов и повышает их
межсимвольную интерференцию, что повышает вероятность ошибочной
демодуляции.
Рассмотрено влияние узкополосности радиотракта на вероятность
ошибки при различных видах модуляции. Наилучшие результаты обеспечивает
двоичная ФМ. С ростом числа позиций сигналов с АМ, ФМ и КАМ влияние
радиотракта на помехоустойчивость усиливается.
Проведен анализ влияния на помехоустойчивость смещения фазы
тактового генератора относительно принимаемого сигнала. Показано, что для
двоичной ФМ нарушение фазовой синхронизации демодулятора ухудшает
помехоустойчивостьвсоответствиисизвестнымирезультатами.
Чувствительность демодулятора к отклонению фазы тактового сигнала
значительно повышается с ростом числа позиций сигнала, что приводит к
повышению требований к точности фазовой синхронизации.
Рассмотрена возможность аппаратной реализации демодулятора сигналов
с четырехпозиционной ФМ на основе ПЛИС как устройства средней сложности
с двумя квадратурными каналами. Показано, что достаточно использовать
сравнительно простую и дешевую ПЛИС, что обусловлено простотой и
математической эффективностью предложенных быстрых цифровых алгоритмов
демодуляции.
На рис. 12 представлены результаты размещения элементов демодулятора
на кристалле ПЛИС. Как видно, используется большая часть возможностей
кристалла. При использовании более мощной и дорогой ПЛИС семейства
Virtex 5 (например, модели XC5VLX110T-1FF1136) окажутся использованными
примерно 5-6% ее возможностей.

Рис. 12. Результаты размещения элементов демодулятора на кристалле ПЛИС

Заключение. Разработаны быстрые цифровые алгоритмы когерентной
демодуляции сигналов с двоичной и четырехпозиционной ФМн и ОФМ,
многопозиционной АМ и КАМ, отличающиеся выполнением минимального
количества простых арифметических операций и позволяющие уменьшить
вычислительные затраты.
Разработан алгоритм формирования квадратурных каналов и сравнения
фаз соседних символов, согласующийся с работой быстрых алгоритмов
демодуляции.
Разработана цифровая модель узкополосного радиотракта на базе
рекурсивного цифрового фильтра, работающая с предлагаемыми алгоритмами
обработки радиосигналов.
Предложены методика расчета помехоустойчивости и результаты
статистическогоимитационногомоделированиябыстрыхцифровых
алгоритмов когерентной демодуляции радиосигналов, отличающиеся учетом
специфики предлагаемых быстрых цифровых алгоритмов когерентной
демодуляции, подтверждающая их оптимальность и согласующиеся с
классической теорией потенциальной помехоустойчивости.

Заключение содержит основные результаты и выводы.

Актуальность темы. В радиотехнических системах передачи
дискретной информации по проводным и радиоканалам применяются
различные сигналы с фазовой модуляцией (ФМ, Phase Modulation – PM) и
манипуляцией (ФМн, Phase Shift Keying – PSK), относительной фазовой
манипуляцией (ОФМ), амплитудной модуляцией (АМ), а также квадратурной
амплитудной модуляцией (КАМ, Quadrature Amplitude Modulation – QAM) [1-
6]. Широкое распространение получили двоичные и многопозиционные
(много-кратные) сигналы, например, двоичные ФМн (BPSK) и
четырехпозиционные (QPSK) сигналы, в том числе со сдвигом фазы на  / 4
(π/4 QPSK). С точки зрения помехоустойчивости оптимальной является
когерентная демодуляция сигналов [7-9], однако при этом необходима полная
(фазовая) синхронизация опорного генератора демодулятора с принимаемым
сигналом [10-14]. Применение относительной фазовой манипуляции (ОФМ),
[15-19] и некогерентной демодуляции с квадратурной обработкой сигнала [19-
20] упрощает систему синхронизации приемника, но приводит к
существенной потере помехоустойчивости.
В современных системах передачи дискретной информации широко
используется цифровая обработка сигналов (ЦОС). Принимаемый случайный
процесс x(t ) квантуется по уровню и времени с частотой f КВ аналого-
цифровым преобразователем (АЦП) [21]. Полученные отсчеты смеси сигнала
и помех xn  x(tn ) в моменты квантования tn передаются в вычислительной
устройство для формирования результата обработки, например,
принимаемого информационного символа.
Известные оптимальные алгоритмы ЦОС [22-36] требуют значительных
вычислительных мощностей и часто труднореализуемы в реальном времени.
Наилучшие результаты обеспечивают быстрые алгоритмы ЦОС, например,
[37, 38], однако они ориентированы прежде всего на спектральный анализ
сигнала (алгоритмы быстрого преобразования Фурье – БПФ) и быструю
свертку принимаемого и опорного сигналов, а их применение затруднительно
при потоковой обработке отсчетов высокочастотных радиосигналов. Хорошие
результаты обеспечивает быстрый цифровой алгоритм некогерентной
цифровой обработки сигналов с относительной фазовой манипуляцией в
демодуляторе [20].
В известных источниках отсутствуют предложения по реализации
быстрых цифровых алгоритмов и соответствующих им устройств когерентной
демодуляции сигналов с ФМн, ОФМ, АМ и КАМ, и их разработка является
актуальной.
Вопросы демодуляции сигналов в своих трудах описывали
отечественные и зарубежные ученые такие, как Агеев А.В., Багдасарян Д.А.,
Глушков А.Н., Панкратов Д.Ю., Блейхуд Р., Петрович Н.Т., Витерби Э.Д.,
Шахгильдян В.В. и т.д.
Объектом исследования являются алгоритмы когерентной ЦОС
сигналов с ФМн, ОФМ, АМ и КАМ и соответствующие им устройства
демодуляции.
Предметом исследования являются процедуры формирования
результатов цифровой когерентной обработки радиосигналов, свойства и
характеристики алгоритмов и устройств их демодуляции.
Цель работы заключается в разработке быстрых цифровых алгоритмов
и соответствующих им устройств когерентной демодуляции различных
высокочастотных радиосигналов с ФМн, ОФМ, АМ и КАМ, требующих
выполнения минимального числа простых арифметических операций,
обладающих высокой вычислительной эффективностью и допускающих
практическую реализацию на современной элементной базе.
Для достижения поставленной в диссертации решены следующие
научные задачи:
1) разработка и исследование быстрых цифровых алгоритмов
когерентной демодуляции сигналов с фазовой, относительной фазовой,
амплитудной и квадратурной амплитудной манипуляциями, а так же их
аппаратная реализация;
2) исследование возможности упрощения реализации квадратурных
каналов;
3) исследование алгоритмов сравнения фаз в демодуляторах с двоичной

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать

    Публикации автора в научных журналах

    С. Н. Ляшенко, А. Н. Глушков, Е. С. Герасименко // Вестник Воронежскогоинститута МВД России – 2– №1 – С. 7
    А. Н. Глушков,Е. С. Герасименко // Вестник Воронежского государственного техническогоуниверситета. – 2– №– Т.– С. 70
    Алгоритм цифровой когерентной демодуляции четырехпозиционных фазоманипулированных сигналов
    А. Н. Глушков,Е. С. Герасименко // Телекоммуникации. – Наука и технологии. – 2– № –С. 12
    Е.С. Герасименко, С.А. Шерстюков // «Радиотехнические ителекоммуникационные системы» 2022 №С. 49
    А.Н. Глушков, Е.С. Герасименко, А.В. Сидоров //Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. 2– Т. – –№ – С. 123
    Организация сети цифровой радиосвязи с удаленными районами
    Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны изащищенных телекоммуникационных систем // Е.С. Герасименко // Сборникматериалов Всероссийской научно-практической конференции. – 2С. 49
    Методы обработки сигналов в цифровых системах радиосвязи
    Е. С. Герасименко, А. Н. Глушков // Охрана, безопасность, связь. –2– Материалы международной научно-практической конференции. – 2С. 123
    Методы демодуляции частотно-манипулированных сигналов
    Е.С. Герасименко // Общественная безопасность, законность иправопорядок в III тысячелетии. 2– № 1-– С. 39
    Способы и алгоритмы демодуляции частотно-манипулированных сигналов
    Е.С. Герасименко // Технические и социально-экономические науки в высшей школе России и азиатско-тихоокеанскомрегионе: прошлое, настоящее и перспективы развития. – сборник научныхматериалов международной (очно-заочной) научно-практической конференции2– Ч.– С. – 26
    Цифровой алгоритм обработки сигналов с двоичной фазовой манипуляцией
    Е.С. Герасименко // Общественнаябезопасность, законность и правопорядок в III тысячелетии. 2– № 1-–С. 137
    Способы обработки частотно-манипулированных радиосигналов на фоне помех
    Е.С. Герасименко // Охрана, безопасность, связь.2– № 1–– С. 139
    Алгоритм демодуляции радиосигналов с многопозиционной амплитудной манипуляцией
    Е.С. Герасименко//Актуальные вопросы эксплуатации систем охраны и защищенныхтелекоммуникационных систем. – Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. –2– С. 49
    Алгоритм демодуляции двоичных сигналов с относительной фазовой манипуляцией
    Е.С. Герасименко, С.А. Шерстюков //XIV Всероссийские научные Зворыкинские чтения: сб. тез. докл.Всероссийской научной конференции. Муром, 4 февр. 2022 г.– Муром: МИВлГУ, С. 85–Герасименко Евгений СергеевичБыстрые цифровые алгоритмы когерентной демодуляциисигналов с амплитудной и фазовой манипуляцией

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету

    Алгоритмы распознавания и модели цифровой обработки динамических телевизионных изображений
    📅 2021год
    🏢 ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
    Формирователи спектрально-эффективных радиосигналов с компенсацией амплитудно-фазовых искажений
    📅 2021год
    🏢 ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
    Зеркально-симметричные модальные фильтры и меандровые линии
    📅 2021год
    🏢 ФГБОУ ВО «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»