Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Сединин Алексей Валерьевич. Разработка и исследование цифровых алгоритмов подавления помех в мобильных системах связи : Дис. ... канд. техн. наук : 05.12.13 : Новосибирск, 2004 157 c. РГБ ОД, 61:05-5/739


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

ВВЕДЕНИЕ

1 СТАТИСТИКА ЗАТЕНЕНИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
РАДИОВОЛН МОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ

В УСЛОВИЯХ ГОРОДА

Общие замечания 9

  1. Методика и структурная схема исследования 9

  2. Зависимость средней интенсивности принимаемого сигнала

от дальности и частоты 14

1.3 Экспериментальные закономерности и расчетные методы 17

2 МОДЕЛИ КАНАЛОВ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН

Общие замечания 27

  1. Математические модели каналов с многолучевостью 27

  2. Детерминированная модель радиоканала 29

  3. Статистическая модель радиоканала __ 42

  4. Типы моделей распространения 49

  5. Шестилучевая модель радиоканала 55

Выводы по второй главе _^____________ 62

3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА РАБОТЫ ЦИФРОВОГО
ОБЕЛИВАЮЩЕГО ФИЛЬТРА ДЛЯ БОРЬБЫ С
МНОГОЛУЧЕВОСТЬЮ

Общие замечания __ __ _______ 63

ЗЛ Обзор методов борьбы с многолучевостью и техники приема

разнесенных сигналов 63

  1. Математическая модель многолучевого сигнала 81

  2. Синтез алгоритма цифрового обеливающего фильтра для

пространственного разнесенного приема 91

Выводы по третьей главе 105

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТИВНЫХ
АЛГОРИТМОВ ПОДАВЛЕНИЯ ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВ
Общие замечания 106

4Л Оценка вероятности ошибки в системах связи с разнесенным

приемом 106

  1. Моделирование многолучевого канала сотовой связи ______ 124

  2. Анализ эффективности подавления многолучевых помех

с помощью пространственно разнесенного эквалайзера 132

Выводы по четвертой главе _________________________^^ 142

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 144

ЛИТЕРАТУРА 146

Приложение 152



Введение диссертации:

Актуальность работы: Обеспечение высоких качественных показателей современных систем мобильной связи, связано с увеличением пропускной способности используемых каналов радиосвязи.

Одним из факторов, сдерживающие увеличение реальной скорости передачи потока цифровых сообщений является наличие межсимвольных искажений в принимаемом сигнале. Причем возникновение этих искажений достаточно велико, однако при использовании в системе связи, радиоканала наиболее существенным фактором является наличие в канале связи многолучевого распространения радиоволн. Существующие мобильные системы связи уже используют различные методы борьбы с межсимвольными искажениями. Однако, достигаемые в этих системах скорости передачи дискретных сообщений уже недостаточны для нужд потребителей, В настоящие время речь идет об увеличении в мобильных системах связи скорости передачи в десятки раз. Такую задачу можно решить, используя оптимальные методы приема сигналов с использованием методов разнесенного приема и адаптивной, обеливающей фильтрации многолучевых помех.

Первыми работами по этому направлению можно считать теорию потенциальной помехоустойчивости ВА.Котельникова и теорию оптимального кодирования, основы которой заложены К.Шенноном, Результаты, полученные этими исследователями, а так же отраженные в работах А.ККолмогорова, Н.Винера, С.О.Райса, Д.Миддлтона и других, по праву считающиеся классическими, в основном получены с использованием гаус-совских моделей сигналов и помех.

Однако наличие в канапе радиосвязи многолучевого распространения радиоволн приводит к тому, что принимаемый приемником сигнал отличается от гауссовской модели. В этих условиях эффективным подходом при разработке алгоритмов обработки сигналов является применение теории обеливающей фильтрации, а также адаптация известных алгоритмов приема к реальным изменениям параметров канала связи и помеховой обстановки в нем.

Наиболее важные результаты в этом направлении отражены в работах зарубежных и отечественных ученых: Д.Миддлтона, Р.Кеннеди, Ван Трис Т., Б.Р.Левина, И.С.Андропова, Л.М.Финка, Д,Д.Кловского, А.И.Фалько, А.А.Сикарева, Ю.С. Шинакова и многих других. Большинство представленных в них методов обработки сигналов обеспечивают довольно эффективную защиту от различных типов помех, присутствующих в реальных каналах связи. Однако они становятся мало эффективными в случае присутствия в канале связи структурно-подобных (многолучевых) помех, возникающих за счет многолучевого распространения радиоволн. В этом случае, для эффективной борьбы с многолучевыми помехами целесообразно применять цифровую обе-ливающую фильтрацию, с адаптацией под реальные параметры помеховои обстановки в совокупности с методами теории разнесенного приема.

Бурное развитие в последнее десятилетие микропроцессорной техники и методов цифровой обработки сигналов, создают необходимые предпосылки для технического решения этой проблемы. Благодаря этому становится возможным проводить адаптивную обработку как в спектральной так и во временной области,

Решение поставленной задачи составляет основную часть представленной работы, которая лежит в русле многолетних исследований в области разработки адаптивных систем связи в каналах с межсимвольными искажениями, замираниями и сложной помеховои обстановкой, выполняемых в СибГУТИ.

Цель работы. Разработка и исследование новых, более эффективных методов приема и обработки сигналов в каналах мобильной связи с многолучевым распространением радиоволн, Задачи исследования:

  1. Экспериментальное исследование статистики затенений распространения радиоволн в мобильных системах радиосвязи;

  2. Анализ моделей каналов распространения радиоволн в мобильных системах связи;

  1. Сравнительный анализ методов борьбы с многолучевостью и техники приема разнесенных сигналов;

  2. Разработка математической модели многолучевого сигнала;

  3. Разработка эффективного алгоритма подавления многолучевых помех на основе многоканального обеливающего фильтра;

  4. Анализ эффективности разнесенного приема многолучевых сигналов с использованием многопозиционных сигналов;

  5. Анализ эффективности подавления многолучевых помех с помощью многоканального, пространственно разнесенного обеливающего фильтра (эквалайзера).

Методы исследования. Основная часть работы выполнена с применением методов статистической теории связи, теории функций и функционального анализа, теории вероятностей, математической статистики, имитационного и математического моделирования. Все расчеты получены с использованием численных методов, реализованных в средах математического программирования Mathevatica, MatLAb и MathCad.

Научная новизна:

  1. Разработана методика расчета напряженности поля принимаемого сигнала в условиях городской застройки, на основе поправочных коэффициентов;

  2. Получены поправочные коэффициенты, учитывающие влияние высот подвеса антенн базовых и мобильных станций, рабочих частот и условий затенений распространению радиоволн в условиях городской застройки;

  3. Для моделей, входящих в предлагаемую классификацию моделей многолучевых каналов мобильной радиосвязи, определены реальные размеры зоны формирования отраженных лучей и получены одномерные функции распределения модуля и фазы передаточной функции радиоканала;

  4. Получен адаптивный алгоритм работы цифрового эквалайзера для пространственно разнесенного приема, позволяющий эффективно подавлять многолучевые помехи;

  1. Систематически исследован новый метод подавления многолучевых помех с использованием многоканального цифрового эквалайзера и разработана реализация этого метода средствами цифровой обработки в частотной и временной области;

  2. Проведен обширный сравнительный анализ эффективности известного и разработанного методов подавления многолучевых помех, при котором использованы как практические оценки, так и компьютерное моделирование.

Практическая ценность и реализация результатов работы. В работе изложен новый метод подавления многолучевых помех, основанный на сочетании пространственно разнесенного приема и цифровой обеливающей фильтрации, способной существенно повысить скорость передачи дискретных сообщений в мобильных системах связи.

Разработанный метод реализован в виде алгоритма цифровой обработки сигналов в частотной и временной области. Его преимущества доказаны результатами практического анализа и статистического моделирования.

Разработанный в диссертации метод подавления многолучевых помех, алгоритмическое и программное обеспечение, его реализующее, а также результаты статистического моделирования многолучевого канала связи и цифрового эквалайзера нашли применение в КБ ЗАО "ЭЛЕКТРОСЖНАЛ" при разработке современных транкинговых систем связи.

Результаты диссертационной работы также приняты для практического использования на внедренческих предприятиях: НПО "БУЛАТ11, КБ "МАРС".

Результаты исследования внедрены в учебный процесс Сибирского Государственного Университета Телекоммуникаций и Информатики.

Практическое использование результатов работы подтверждено соответствующими актами, приложенных к данной диссертационной работе,

Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть полезными широкому кругу разработчиков научно-исследовательских и проектных учреждений, занимающихся повышением

эффективности существующих и проектированием новых мобильных систем связи.

  1. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

  2. Международных научно-технических конференциях "Информатика и ггроблемы телекоммуникаций1' (Новосибирск, 2000-2004 г.);

  3. Международных научно-технических конференциях "Проблемы электронного машиностроения" АПЭП (Новосибирск, 2002 г., 2004 г,);

  4. Международных научно-технических конференциях "Радиолокация, навигация, связь" (Воронеж, RLNC-2003 г., 2004 г.);

  5. Международных школах-семинарах по электронным приборам и материалам. (EDEM 2003, 2004. Altay Region, Russia);

  6. Международных семинарах СибДальСвязь (Новосибирск-Владивосток, 2002-2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 работ. Публикации включают 9 полных докладов на конференциях, 8 тезисов докладов, 5 статей в сборниках трудов, 3 депонированных статьи.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений- Основная часть работы содержит 142 страниц текста с 54 иллюстрациями. Список литературы насчитывает 55 наименований. Общий объем работы с приложениями составляет 155 страниц.

Основные результаты, выносимые на защиту.

  1. Методика расчета напряженности поля принимаемого сигнала в условиях городской застройки, на основе вводимых поправочных коэффициентов, учитывающих влияние высот подвеса антенн, рабочих частот и условий затенения городской застройки;

  2. Методика определения реальных размеров зон формирования отраженных лучей, с одномерными функциями распределения модуля и фазы передаточной функции радиоканала;

  1. Новый метод подавления многолучевых помех с помощью многоканального цифрового эквалайзера и пространственно-разнесенного приема;

  2. Алгоритм цифровой обработки сигналов, реализующий описанный метод подавления многолучевых помех;

  3. Результаты статистического моделирования приема дискретных сообщений с использованием разработанного метода,

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций