LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Узгоджена цифрова фільтрація широкосмугових та кодових сигналів в часовій області з використанням різниць

зв’язок із проблемами вимірювання віддалі до об'єктів і синхронізації повідомлень.

Запропоновані методи, алгоритми та принципи можуть бути використані при створенні апаратури для радіолокації, гідролокації, зв’язку та систем керування автоматизованими технологічними процесами. Вони особливо ефективні при побудові спеціалізованих процесорів для цифрової узгодженої фільтрації в режимі реального часу на основі програмованих логічних інтегральних схем. Розроблені в Академії технічно-рільничій різницеві блоки множення таких процесорів дають можливість заощадити до 50% логічних засобів та підвищити швидкодію до 37% у порівнянні з аналогічними ІКМ-структурами (акт про впровадження від 04.11.2005).

Особистий внесок здобувача. В публікаціях, написаних самостійно або у співавторстві, дисертанту належать: в [1, 2] – розроблення методу та алгоритму узгодженої цифрової фільтрації частотно-модульованих сигналів в часовій області на основі МДІКМ; [4, 10, 12] – розроблення способу для передачі і виявлення шумоподібних кодових послідовностей на основі ЗДМ; [3, 8, 9] – розроблення рекомендацій щодо вибору параметрів сигналів, кодерів та фільтрів для одержання максимального значення SNR на виході цифрового узгодженого фільтра; [7, 11] – розроблення методу підвищення співвідношення сигнал/шум на виході цифрового узгодженого фільтра шляхом здійснення додаткових нелінійних операцій при обчисленні згортки; [6] – розроблення структури цифрового узгодженого фільтра на основі ЗДМ; [5, 13] – розроблення програмного забезпечення та моделювання цифрової узгодженої фільтрації.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідались на міжнародних конференціях EOS/SPIE Symposium Sensors, Systems, and Next-Generation Satellites IV (Barcelona, Spain, 2000); International Conference on Trends in Communications “EUROCON’2001” (Bratislava, Slovakia, 2001); International Conference of Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science “TCSET’2002” (Lviv-Slavsk, Ukraine, 2002); International Conference “Metody i Technika Przetwarzania Sygnaіуw w Pomiarach Fizycznyh MSM’2003” (Rzeszуw, Polska, 2003); Krajowe Sympozjum Telekomunikacji “KST’2001” (Bydgoszcz, Polska, 2001); Hydroacoustics (Gdynia, Polska, 2001).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 13 праць, в тому числі 5 праць в наукових фахових виданнях, затверджених ВАК України, а також патент України.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, списку використаних джерел (94 найменування) та одного додатку. Кожен розділ містить основну частину та висновки до них. Дисертація має 146 сторінок тексту, 63 рисунки, 9 таблиць та 16 сторінок додатку. Загальний обсяг роботи 162 сторінки.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, показано зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами, сформульовано мету та задачі досліджень, вказані об’єкт, предмет та методи дослідження, окреслено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, вказано особистий внесок здобувача у результатах досліджень, на основі яких побудована дисертація, подано апробацію результатів дисертації, а також перелік публікацій, у яких висвітлені основні результати дисертаційних досліджень.

У першому розділі критикуються методи кодування різницевих сигналів, які використа–но в процесі дослідження різницевої цифрової узгодженої фільтрації в часовій області, зокрема знакова дельта-модуляція (ЗДМ), диференційна ІКМ (ДІКМ) та модифікована ДІКМ (МДІКМ).

Встановлено, що ЗДМ формує три кодові значення, а саме: 0 – коли абсолютні різниці сусідніх відліків вхідного сигналу містяться в різницевій зоні для усіх без обмежень додатних значень різниць, що перевищують ; -1 – для усіх від’ємних значень, менших за -.

Виявлено, що диференційна ІКМ відрізняється від ІКМ меншою розрядністю, що обумовлено меншим амплітудним діапазоном різниць в порівнянні з повними відліками сигналу.

МДІКМ на відміну від класичної ДІКМ оперує кроками квантування виключно кратними 2j. В роботі розглянуто та систематизовано різні характеристики МДІКМ, які відрізняються одна від одної параметрами нульової зони. На рис. 1 для прикладу подана одна з таких характеристик — 4-рівнева характеристика модифікованої ДІКМ із розширеною нульовою зоною, яка представляє собою залежність відносних кроків квантування si/smin від відносних величин відліків вхідного різницевого


Рис. 1. 4-рівнева характеристика кодера МДІКМ з розширеною нульовою зоною.

сигналу xi/smin. Тут smin — мінімальне значення ненульового кроку квантування, {si} – множина кроків квантування МДІКМ, а {xi} – відліки вхідного різницевого сигналу.

Ненульові абсолютні значення коефіцієнтів квантування МДІКМ ri(МД) обчислюють на підставі виразу:

, (1)

де с — розрядність МДІКМ.

Оскільки множина усіх кроків квантування для показаного на рис. 1 прикладу складається з додатних {0, 20smin=1smin, 21smin= =2smin, 22smin=4smin} та відповідних їм від’ємних значень {-1smin, -2smin, -4smin}, то така характеристика забезпечує кодування значно більших різниць вхідного сигналу без перевантаження кодера за крутістю у порівнянні з ДІКМ із такою ж розрядністю як МДІКМ, проте точність останньої дещо гірша.

У цьому розділі розглянуто також властивості тих сигналів, які найчастіше використовуються для виявлення їх шляхом узгодженої фільтрації. Здійснюється порівняльний аналіз частотно-модульованих (ЧМ) імпульсів, зокрема визначаються кращі з них з точки зору найвужчого амплітудного спектру, простоти апаратурної реалізації відповідного узгодженого фільтра та найбільшої стійкості до ефекту Доплера.

На основі проведеного в 1-му розділі аналізу обґрунтована доцільність розроблення методів різницевої узгодженої фільтрації широкосмугових сигналів із застосуванням ДІКМ і особливо МДІКМ для уникнення початкового та кінцевого перевантаження ДМ-кодера; дослідження впливу параметрів дискретизованих лінійних ЧМ (ЛЧМ) сигналів на результат їх цифрової узгодженої фільтрації; опрацювання нових підходів до узгодженої фільтрації шумоподібних кодових послідовностей на основі знакової ДМ.

У другому розділі показано побудову методу різницевої узгодженої цифрової фільтрації ЧМ-сигналів в часовій області з використанням ДІКМ та МДІКМ, який дає можливість уникати початкових та кінцевих перевантажень ДМ-кодера за крутістю, а також замінити операції множення на операції зсуву. Запропоновані методи підвищення SNR на виході цифрового узгодженого фільтра шляхом здійснення додаткових нелінійних операцій при обчисленні згортки. Подано розроблений спосіб виявлення шумоподібних кодових послідовностей за допомогою цифрової узгодженої фільтрації на основі знакової дельта-модуляції. Зокрема, різницева узгоджена цифрова фільтрація полягає у поданні одного з вхідних часових рядів в форматі ІКМ, а другого в форматі (М)ДІКМ. Обчислення згортки в цьому випадку здійснюється в комбінованому ДІКМ-ІКМ або МДІКМ-ІКМ форматі, а результат обчислення одержується в традиційному ІКМ форматі. Оскільки довжина імпульсної характеристики (ІХ) узгодженого фільтра дорівнює довжині ЛЧМ-сигналу, то згортку в комбінованому форматі можна описати двома різними, але рівнозначними алгоритмами в залежності від того, який з часових рядів (вхідного сигналу чи ІХ ) подано в ІКМ-форматі, а який – в (М)ДІКМ-форматі. При цьому згладжувальне вікно, яке використовують для придушення бокових пелюсток вихідного сигналу фільтра, можна накладати як на вхідний сигнал, так і на ІХ. Виходячи із потреби уникнення суттєвих енергетичних втрат ЛЧМ-сигналу, що випромінюють, більш доцільним є накладання згладжувального вікна на ІХ. Цим зумовлено використання (М)ДІКМ для подання власне ІХ, а не ЛЧМ-сигналу. ІХ з накладеним вікном {hnwn} одержується шляхом перемноження коефіцієнтів ІХ {hn} на відповідні коефіцієнти вікна {wn}. В цьому випадку згортка в комбінованому форматі має вигляд

, (