Дослідження спектрально-енергетичної ефективності сигналів зі стрибкоподібною зміною частоти
Автор: Дишлюк Степан Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Апаратура радіозв'язку, радіомовлення і телебачення
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Магістерська кваліфікаційна робота «Дослідження спектрально-енергетичної ефективності сигналів зі стрибкоподібною зміною частоти» присвячена дослідженню методів спектральної та енергетичної ефективності сигналів спеціального виду модуляції для радарних застосунків. У першому розділі записки до магістерської кваліфікаційної роботи наведено огляд і аналіз модулювальних функцій для формування сигналів в системах добування інформації, а саме: фазокодової модуляції послідовностями Баркера; унікальні фазоманіпульовані сигнали; модулювальні функції на основі псевдовипадкових послідовностей; ансамблі дискретних ортогональних багаторівневих сигналів; лінійна частотна модуляція сигналів; нелінійна частотна модуляція та коди Костаса. Для поліпшення радіофізичних зображень у системах добування інформації (радіолокаторах різного призначення) шляхом застосування нових складних сигналів необхідно сформулювати критерії вибору модулювальних функцій і розробити методику формування такого сигналу У другому розділі магістерської кваліфікаційної роботи наведено загальні відомості про частотно-маніпульовані сигнали. Подається огляд та опис спектральних та енергетичних властивостей наступних сигналів зі стрибкоподібною зміною частоти: з двійковою частотною маніпуляцією (FSK), з частотною маніпуляцією з мінімальним зсувом (MSK), з гаусівською частотною модуляцією з мінімальним зсувом (GMSK), з багатопозиційною частотною маніпуляцією (MFSK). Показано, що спектр ЧМНФ сигналу має менший рівень бічних пелюсток порівняно з ЧМ (FSK) сигналом, що обумовлено безперервною фазою сигналу. Ширина головного пелюстка спектру MSK мінімальна серед усіх можливих сигналів з двійковою частотною маніпуляцією. Застосування фільтра Гауса у ММЗ (GMSK) вносить міжсимвольну інтерференцію, що дозволяє знизити рівень бічних пелюсток спектру, а також значно збільшує швидкість зменшення спектру сигналу в порівнянні з MSK сигналами. Гаусівська ММЗ (GMSK) забезпечує досить високу спектральну ефективність системи зв’язку та широко використовується в сучасних системах зв’язку з рухомими об’єктами. Третій розділ магістерської кваліфікаційної роботи присвячений обґрунтуванню вибору різновидів частотної маніпуляції та моделюванню радіоканалу з частотною модуляцією і безперервною фазою. У результаті виконання моделювання було досліджено переваги та недоліки частотних методів модуляції ЧМНФ, ММЗ, ГММЗ. Показано, що найбільшою спектральною ефективністю має метод маніпуляції з мінімальним зрушенням і фільтрацією Гауса (ГММЗ), перешкодостійкість якого поступається модуляції ЧМНФ та ММЗ. Також в межах розділу озроблено математичні моделі методів модуляції ЧМНФ, ММЗ, ГММЗ, на основі яких проведено аналіз завадостійкості та спектральної ефективності. Об’єкт дослідження – радіолокаційні системи та системи передачі даних. Предмет дослідження – спектрально-енергетичні властивості складних сигналів зі стрибкоподібною зміни частоти. Сфера досліджень – системи радіолокації та передачі даних. Мета роботи: підвищення спектрально-енергетичної ефективності каналів радіолокації та систем передачі даних, моделювання сигналів в умовах дії завад. Ключові слова: радіоканал; завадостійке кодування; чутливість; завадостійкість; безперервна фаза; частотна маніпуляція; низькочастотна фільтрація; мінімальне зміщення частоти. Список літератури 1. Ipatov Valery P. Spread Spectrum and CDMA. Principles and Applications / Valery P. Ipatov. University of Turku, Finland and St. Petersburg Electrotechnical University ‘LETI’, Russia. - John Wiley & Sons Ltd, The Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, England, 2005. – 385 p. 2. Сарвате Д. Взаимно-корреляционные свойства псевдослучайных и родственных последовательностей / Д. Сарвате, М. Персли // ТИИЭР. – 1980. – Т.68, № 5. – С. 59-90. 3. Горбенко И.Д. Синтез систем сигналов с заданными корреляционными свойствами, законами формирования, структурными и ансамблевыми свойствами / 4. И.Д. Горбенко, А.А. Замула // Прикладная радиоэлектроника. – Х., 2012. – том 2. – С. 293-298. 5. Свердлик М.Б. Оптимальные дискретные сигналы /М.Б. Свердлик. – М.: Наука, 1975. – 200 с. 6. Сидельников В.М. О взаимной корреляции последовательностей / В.М. Сидельников // Доклад АН СССР, 1971. – Т.196, №3. – С. 531-534. 7. Welch L.R. Lower bounds on the maximum cross correlation of signals / L.R. Welch // IEEE Trans. Inform. Theory. 1974. – Vol. IT-20. – Р.397-399. 8. Замула А.А. Предложения по построению широкополосных систем передачи со сложными сигналами /А.А. Замула // Радиотехника: Всеукраинский Научно-технический сборник. – 2012. – №171, вып. 4. – С. 177-185. 9. Назаров А.В., Козырев Г.И., Шитов И.В. Современная телеметрия в теории и на практике. Учебный курс. – СПб.: Наука и Техника, 2007. – 672с. 10. Скляр Б. Цифровая связь. - М.: Издательский дом Вильямс. 2003 – 1104с.