Введение
1 РАЗНОВИДНОСТИ ПОМЕХ И ИСКАЖЕНИЙ, ПРЕОБЛАДАЮЩИХ В ГОРОДСКОЙ
МЕСТНОСТИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 4
1.1 Виды помех и искажений, воздействующие на информационные сигналы в каналах связи ....4
1.2 Явление многолучевого замирания 10
1.3 Помехоустойчивость систем связи, основанных на различных сигнально-кодовых конструкциях 19
1.4 Постановка задач исследования 22
2 МЕТОД ФОРМИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ, ОСНОВАННЫЙ НА
СОБСТВЕННЫХ ВЕКТОРАХ СУБПОЛОСНОЙ МАТРИЦЫ С МАЛЫМИ СИБСТВЕННЫМИ ЧИСЛАМИ 25
2.1 Математические основы метода формирования и обработки сигналов 25
2.2 Метод формирования сигналов, основанный на собственных векторах 31
2.3 Метод обработки сигналов, основанный на собственных векторах 33
3 ПОСТРОЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ,
ОСНОВАННОЙ НА СОБСТВЕННЫХ ВЕКТОРАХ СУБПОЛОСНОЙ МАТРИЦЫ 34
3.1 Алгоритм кодирования информации, основанный на собственных векторах субполосной матрицы с малыми собственными числами 34
3.2 Алгоритм декодирования информации, основанный на применении собственных векторов 42
3.3 Общее описание компонентов компьютерной модели 46
3.4 Блок модуляции 48
3.4 Блок демодуляции 50
3.5 Блок формирования собственных векторов субполосной матрицы с малыми собственными числами 51
4 ОЦЕНКА ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ
СОБСТВЕННЫХ ВЕКТОРОВ СУПОЛОСНОЙ МАТРИЦЫ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛУЧЕВЫХ ЗАМИРАНИЙ В КАНАЛЕ 53
4.1 Помехоустойчивость системы связи в отсутствии многолучевых искажений 53
4.2 Помехоустойчивость системы связи при передаче сигналов по Рэлеевским каналам 54
4.3 Помехоустойчивость системы связи при передаче сигналов по Райсовским каналам 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 69
Процесс информационного обмена между различными устройствами в густонаселенной черте города обусловлен значительными трудностями, которые возникают из-за электромагнитного взаимодействия различных электронных устройств. Основными факторами ухудшающими качество обмена информацией и повышающие вероятность ошибочного декодирования информации являются сосредоточенные по спектру помехи, которые возникают в результате работы различного технического оборудования, в частности, промышленных генераторов, медицинского диагностического оборудования, микроволновых передатчиков и т.д. Так же существенное влияние на информационные сигналы оказывают искажения, связанные с многолучевым распространением сигналов, отраженных от различных объектов в черте города.
Следует отметить, что существуют методы формирования и обработки сигналов, устойчивые к воздействию сосредоточенных по спектру помех. Одним из таких методов является метод, основанный на применении собственных векторов с малыми собственными числами. Данный метод обеспечивает практически полную инвариантность информационных сигналов к воздействию сосредоточенных по спектру помех, за счет минимизации энергии сигнала в диапазоне частот помехи. Однако на сегодняшний день в открытых источниках отсутствуют результаты исследований по влиянию на сигналы, полученные с применением собственных векторов субполосных матриц, искажений, возникающих из -за многолучевого распространения сигналов. В связи с этим целью данной работы является оценка влияния многолучевых искажений на сигналы, основанные на собственных векторах субполосной матрицы, а тема диссертации «Исследование сигнала с изменяющимися частотными свойствами с использованием компьютерного моделирования» является актуальной.
Возрастающая потребность людей в информационном обмене с высокой скоростью и качеством привела к интенсивному развитию методов и технологий, обеспечивающих передачу, хранение и обработку информации. Зачастую источник информации и потребитель расположены на значительном удалении друг от друга. Следует отметить, что в процессе передачи информации на большие расстояния, она может претерпевать как небольшие изменения, так и значительные искажения, связанные с воздействием помех, имеющих техногенный и природный характер. Ниже будут приведены основные виды помех и искажений характерных для густонаселенной местности современных городов.
В результате выполнения данной магистерской диссертации были получены следующие результаты:
1. Разработан модуль формирования собственных векторов в среде LabView.
2. Разработан модуль формирования сигналов, основанных на собственных векторах субполосной матрицы с малыми собственными числами, в среде LabView.
3. Разработан модуль обработки сигналов, основанных на собственных векторах субполосной матрицы с малыми собственными числами, в среде LabView.
4. На основе разработанных модулей была построена компьютерную модель системы передачи информации с использованием собственных векторах субполосной матрицы с малыми собственными числами.
5. С использование разработанной компьютерной модели были проведены эксперименты по оценке влияния многолучевых искажений информационных сигналов на величину вероятности ошибки декодирования принятых информационных сигналов.
На основе анализа полученных результатов экспериментов можно сделать следующие выводы.
- Отношение энергии сигнала к односторонней спектральной плотности белого шума влияет на вероятность ошибки в меньшей степени чем длительность многолучевых замираний. При этом следует отметить то, что увеличение длительности замираний (данный параметр напрямую влияет на частоту замираний) приводит к уменьшению вероятности ошибки.
- Величина отношения энергии прямого луча к энергии отраженных лучей сигнала существенно влияет на вероятность ошибочного приема информации. Следует отметить то, что при малых параметрах отношения, а именно меньших 0 дБ кривая вероятности ошибки для сигналов претерпевших искажения в Райсовском канале практически полностью
совпадает с кривой, полученной для Рэлеевского канала. В свою очередь большие отношения энергии прямого луча к энергии боковых, а именно больших 30 дБ приводилти к совпадению кривой помехоустойчивости, полученной для Райсовского канала с кривой, полученной для сигналов, не претерпевших каких-либо искажений, кроме добавления аддитивного белого шума.
- Изменения ширины частотного интервала с минимумом энергии сигнала практически не влияет на вероятность ошибки при декодировании информационного сигнала, подверженного искажению в каналах с многолучевым замиранием.
