Аппроксимация оптимальной решающей функции для алгоритма фазового дискриминирования шумоподобного MSK-сигнала
Исследование квазиоптимального алгоритма фазового дискриминирования шумоподобного MSK-сигнала. Обоснование выбора крутизны аппроксимации решающей функции. Результаты статистического моделирования с использованием программного обеспечения MatLab-Simulink.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 30.10.2018 |
| Размер файла | 89,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», г. Красноярск
Аппроксимация оптимальной решающей функции для алгоритма фазового дискриминирования шумоподобного MSK-сигнала
Е. В. Кузьмин
Аннотация
В статье исследуется квазиоптимальный алгоритм фазового дискриминирования шумоподобного MSK-сигнала. Обосновывается выбор крутизны аппроксимации решающей функции. Представлены результаты статистического моделирования.
Ключевые слова: шумоподобный сигнал, алгоритм фазового дискриминирования, дисперсия эквивалентных фазовых флуктуаций, MSK-модуляция.
Abstract
Quasi-optimal algorithm for the spread-spectrum MSK-signal phase discriminator is investigated. Choice of the approximation coefficient is proved. Results of statistical modeling are given.
Keywords: spread-spectrum signal, phase discrimination algorithm, equivalent phase fluctuations dispersion, minimum shift keying modulation.
В перспективных радионавигационных системах находят применение шумоподобные сигналы (ШПС) с минимальной частотной манипуляцией, в зарубежной литературе упоминаемые как MSK-signals (Minimum Shift Keying). Шумоподобные MSK-сигналы превосходят традиционные фазоманипулированные сигналы по спектральной эффективности и другим показателям [1]. Одной из главных проблем при приёме ШПС является осуществление фазовой синхронизации, что необходимо для когерентного корреляционного приёма и фазовых методов измерения координат места и параметров движения потребителей. Системам фазовой синхронизации (СФС) приёмников ШПС посвящено достаточно большое число работ, например [2], однако публикаций по фазовым дискриминаторам (ФД) ШПС-MSK - наиболее специфическим элементам СФС в настоящее время известно небольшое количество, к примеру [3, 4].
Цель данной статьи: обоснование крутизны аппроксимации оптимальной по критерию максимального правдоподобия решающей функции для алгоритма фазового дискриминирования шумоподобного MSK-сигнала.
Шумоподобный MSK-сигнал может быть представлен в комплексной форме [5]:
|
(1) |
где - комплексная огибающая; - центральная частота; - начальная фаза; - мощность сигнала; - информационный сигнал; - функция определяющая закон угловой модуляции; - псевдослучайная последовательность (ПСП) длины , - длительность элемента ПСП, - прямоугольный импульс длительности .
Структурная схема оптимального по критерию максимального правдоподобия ФД представлена на рис. 1, где введены обозначения: - перемножитель; - интегратор, опрашиваемый в моменты времени , где - период ПСП сигнала (1), ; - функциональный преобразователь с характеристикой вида - тангенс гиперболический; и - выходные величины синфазного и квадратурного каналов ФД соответственно.
Рис. 1. Фазовый дискриминатор шумоподобного MSK-сигнала.
Оптимальный алгоритм фазового дискриминирования (2) шумоподобного MSK-сигнала имеет вид [3]:
|
(2) |
где - дисперсия аддитивного белого гауссовского шума . Реализация алгоритма (2) на основе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) затруднительна, в связи с чем, актуальной является задача разработки квазиоптимального ФД с минимальными потерями в помехоустойчивости.
Упрощение оптимального алгоритма ФД (2) достигается путём кусочно-линейной аппроксимации решающей функции :
|
; ; . |
(3) |
В качестве критерия, для сравнительного анализа помехоустойчивости алгоритмов (2) и (3), используем дисперсию эквивалентных фазовых флуктуаций , - номер алгоритма ФД, - дисперсия выходной величины дискриминатора при , - крутизна дискриминационных характеристик (черта сверху означает статистическое усреднение) [2]. Выбор лучшего из квазиоптимальных алгоритмов ФД шумоподобного MSK-сигнала заключается в выборе параметра в (3), обеспечивающего минимум функции .
На рис. 2 представлены результаты статистического моделирования (усреднение по испытаниям) квазиоптимального алгоритма ФД при использовании аппроксимации (3) оптимальной решающей функции: зависимость дисперсии от крутизны аппроксимации при отношении «сигнал/шум» на входе .
Рис. 2. Зависимость дисперсии эквивалентных фазовых флуктуаций от крутизны аппроксимации решающей функции.
Выводы
1. Наилучший квазиоптимальный алгоритм фазового дискриминирования шумоподобного MSK-сигнала может быть реализован на основе выражения (3) при крутизне кусочно-линейной аппроксимации .
2. Предложенный алгоритм может быть реализован на основе ПЛИС фирмы Xilinx с использованием программного обеспечения MatLab-Simulink и Xilinx System Generator forDSP.
дискриминирование сигнал шумоподобный аппроксимация
Литература
1. Nard G. Geoloc spread spectrum concept applied in new accurate medium-long range radio positioning system. - France, Sercel - 03/89. - 23 p.
2. Жодзишский М.И. Цифровые системы фазовой синхронизации / М.И. Жодзишский, С.Ю. Сила-Новицкий, В.А. Прасолов и др. - Москва: «Советское радио», 1980. - 208 с.
3. Бондаренко В.Н. Помехоустойчивость алгоритмов фазового дискриминирования шумоподобного сигнала / В.Н. Бондаренко, Е.В. Кузьмин // Сб. науч. тр. «Соврем. пробл. радиоэл.». - М.: Радио и связь. - 2006. - С.53 - 56.
4. Бондаренко В.Н. Алгоритм автоподстройки по частоте для корабельной станции широкополосной радионавигационной системы / В.Н. Бондаренко, В.И. Кокорин, Е.В. Кузьмин // Навигация и гидрография. - 2007. - №24. - С.44 - 52.
5. Kuzmin E.V. Comparative Analysis of Phase-lock Control System Algorithms for Spread-spectrum Signal Receiver / Е.В. Кузьмин // Журнал Сибирского федерального университета. Серия «Техника и технологии». - Т.4. - №1. - 2011. - С.35 - 39.
Режим доступа: http://elib.sfu-kras.ru/bitstream/2311/2276/1/04_Kuzmin.pdf.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Теоретические основы и определение шумоподобных сигналов. Анализ скрытности системы связи и кодового разделения абонентов. Функциональная структура исследуемой модели, её реализация и тестирование. Расчёт сметной стоимости программного обеспечения.
дипломная работа [4,6 M], добавлен 11.02.2013Метод выделения огибающей АМ-сигнала при помощи преобразования Гильберта. Эквивалентная схема программного алгоритма. Способы выделения амплитудного огибающего сигнала. Синтез АМ-сигнала с несущей и боковыми частотами. Формирователь амплитудной огибающей.
курсовая работа [279,1 K], добавлен 23.06.2009Создание программы, решающей задачу табулирования входного и выходного сигнала в n равностоящих промежутках времени, а так же вычисляющую длительность импульса для них. Логическая схема взаимосвязи между модулями программы, ее тестирование и листинг.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 04.03.2015Определение корреляционной функции входного сигнала, расчет его амплитудного и фазового спектра. Характеристики цепи: амплитудно-частотная, фазо-частотная, переходная, импульсная. Вычисление спектральной плотности и построение графика выходного сигнала.
курсовая работа [986,4 K], добавлен 18.12.2013Построение графиков амплитудного и фазового спектров периодического сигнала. Расчет рекурсивного цифрового фильтра, цифрового спектра сигнала с помощью дискретного преобразования Фурье. Оценка спектральной плотности мощности входного и выходного сигнала.
контрольная работа [434,7 K], добавлен 10.05.2013Жесткий и гибкий пороги фильтрации речевого сигнала. Графики вейвлет-разложения речевого сигнала. Блок схема алгоритма фильтрации с гибким порогом. Статистический метод фильтрации речевого сигнала. Оценка качества восстановленного речевого сигнала.
реферат [440,2 K], добавлен 01.12.2008Представление функциональной и электрической принципиальной схем цифрового фазового корректора. Написание общего алгоритма действия и создание программы фильтра на языке команд микропроцессора. Проведение расчета быстродействия и устойчивости устройства.
курсовая работа [754,9 K], добавлен 03.12.2010Разработка общего алгоритма функционирования цифрового фазового звена. Расчет аппаратной части устройства и написание программы на языке микропроцессора. Составление принципиальной схемы блока. Порядок расчета амплитудно-частотной характеристики фильтра.
курсовая работа [197,8 K], добавлен 03.12.2010Критерий оптимальной оценки параметров сигнала. Выбор функции стоимости при оценке параметров, его зависимость от точности измерения координат. Простая и допустимая (релейная), линейная и квадратичная функции стоимости. Структура оптимального измерителя.
реферат [698,8 K], добавлен 13.10.2013Расчет спектральных характеристик сигнала. Определение практической ширины спектра сигнала. Расчет интервала дискретизации сигнала и разрядности кода. Определение автокорреляционной функции сигнала. Расчет вероятности ошибки при воздействии белого шума.
курсовая работа [356,9 K], добавлен 07.02.2013Исследование влияния на ошибки квантования, спектры квантованного сигнала и ошибки выбора величины динамического диапазона. Исследование влияния соотношения частоты сигнала и частоты дискретизации АЦП. Режим усечения и округления результатов квантования.
лабораторная работа [195,9 K], добавлен 17.10.2011Определение спектров тригонометрического и комплексного ряда Фурье, спектральной плотности сигнала. Анализ прохождения сигнала через усилитель. Определение корреляционной функции. Алгоритм цифровой обработки сигнала. Исследование случайного процесса.
контрольная работа [272,5 K], добавлен 28.04.2015Назначение, типы и аппроксимация характеристик цифровых и аналоговых фильтров. Разработка на языке MATLAB программы моделирования ФВЧ методом Баттерворта, построение графиков амплитудно- и фазо-частотной характеристик; построение Simulink – модели.
курсовая работа [883,8 K], добавлен 17.06.2011Разработка общего алгоритма и функционирования цифрового фильтра. Составление и описание электрической принципиальной схемы устройства, расчет его быстродействия. Листинг программного модуля вычисления выходного отсчета. Оценка устойчивости устройства.
курсовая работа [236,2 K], добавлен 03.12.2010Нахождение корреляционной функции входного сигнала. Спектральный и частотный анализ входного сигнала, амплитудно-частотная и фазочастотная характеристика. Переходная и импульсная характеристика цепи. Определение спектральной плотности выходного сигнала.
курсовая работа [781,9 K], добавлен 27.04.2012Проведение компьютерного моделирования методов измерения фазового сдвига двух синусоидальных сигналов с заданными характеристиками. Преобразование фазового сдвига во временной интервал. Разработка функциональной и электрической схемы цифрового фазометра.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 07.09.2012Исследование устройства и принципа действия первичного радиолокатора. Классификация радаров. Характеристика частотного, фазового и импульсного методов измерения отражённого сигнала. Радиолокационные станции в Казахстане и основные виды радиолокаторов.
реферат [372,6 K], добавлен 13.10.2013Расчет прохождения непериодического сигнала сложной формы через линейную цепь 2 порядка. Восстановление аналогового сигнала с использованием ряда Котельникова. Синтез ЦФ методом инвариантности импульсной характеристики. Расчет передаточной функции цепи.
курсовая работа [440,2 K], добавлен 14.11.2017Описание структурной схемы и разработка проекта радиопередатчика ЧМ сигнала. Осуществление синтеза радиовещательного ЧМ сигнала с использованием квадратурного КМОП DDS модулятора AD7008. Величина КСВ и описание взаимодействия микроконтроллера и DDS.
курсовая работа [705,5 K], добавлен 18.03.2011Формирование математической модели сигнала и построение ее графика. Спектральный состав сигнала. Исследования спектрального состава сигнала с помощью быстрых преобразований ряда Фурье. Построение графика обработанного сигнала. Верхняя граничная частота.
курсовая работа [187,7 K], добавлен 14.08.2012
