Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Черныш Александр Викторович. Разработка алгоритма поиска шумоподобных сигналов по времени : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Черныш Александр Викторович; [Место защиты: Моск. гос. техн. ун-т им. Н.Э. Баумана].- Москва, 2009.- 167 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/3113

смотреть введение
Введение к работе:

1. Актуальность работы. Диссертация посвящена повышению эффективности систем синхронизации по задержке шумоподобных сигналов (ШПС).

Актуальность применения методики расширения спектра в беспроводных системах передачи информации (СПИ) в последнее время существенно возросла, что обусловлено рядом преимуществ ШПС. В частности, данная методика применяется в спутниковых навигационных системах (СНС) ГЛОНАСС и GPS. Как отмечает большинство исследователей, важнейшим элементом приёмника шумоподобных сигналов (ШПС) является система временной синхронизации, в частности система поиска ШПС по задержке, осуществляющая предварительную (грубую) синхронизацию. В нашей стране наиболее известными фундаментальными работами в области анализа и разработки алгоритмов временной синхронизации ШПС являются труды Г.И. Тузова, В.И. Журавлёва, Л.Е. Баранина, а также группы авторов из Воронежского Государственного Университета и концерна «Созвездие» под руководством В.И. Борисова. За рубежом наиболее весомый вклад в развитие данной тематики внесли J.K. Holmes, М.К. Simon, R.E. Zeimer, R.C. Dixon.

Опыт реализации и практической эксплуатации СПИ с ШПС выявил ряд особенностей и проблем, которые необходимо учитывать при создании эффективных алгоритмов поиска ШПС. Известно, что для ШПС с большой базой оптимальные схемы предварительной синхронизации являются чрезвычайно громоздкими. Таким образом, как отмечается в большинстве работ, опубликованных в текущей декаде и посвященных, в частности, синхронизации в СНС, актуальными являются задачи синтеза эффективных субоптимальных алгоритмов поиска ШПС, учитывающих особенности функционирования СПИ с ШПС в конкретных приложениях. В частности, известно, что принятый ШПС обладает информационной избыточностью, которая может быть использована для повышения рабочих характеристик систем синхронизации. Кроме того, как следует из опыта эксплуатации СПИ с ШПС, взаимодействие различных модулей в системе синхронизации ШПС оказывает существенное влияние на рабочие характеристики СПИ. На сегодняшний день отсутствуют работы, в которых в полной мере учитывались бы указанные аспекты.

Также при решении задач синтеза алгоритмов предварительной синхронизации в СПИ с ШПС необходимо учитывать наметившуюся в последние несколько лет тенденцию к программной реализации всё большего количества элементов синхронизации в СПИ с ШПС на цифровых сигнальных процессорах (ЦСП). Данный подход позволяет сделать процесс разработки и эксплуатации такого рода СПИ более гибким, но, в то же время, накладывает существенные ограничения на требования к объёму аппаратных затрат. Таким образом, в настоящее время, актуальными являются задачи разработки эффективных субоптимальных алгоритмов поиска ШПС, учитывающих особенности функционирования СПИ с ШПС в СНС и не обладающих повышенными вычислительными затратами.

  1. Целью диссертационной работы является повышение рабочих характеристик систем синхронизации ШПС путём разработки алгоритма поиска к СНС, минимизирующего среднее время вхождения в синхронизм в сравнении с ближайшими аналогами и не обладающего значительной вычислительной сложностью.

  2. Задачи, решаемые в ходе исследования:

  1. Вывод целевой функции системы синхронизации ШПС с точки зрения снижения среднего времени достижения синхронизма на основе анализа взаимодействия различных модулей в системе.

  2. Разработка алгоритма поиска, учитывающего особенности практического функционирования систем поиска и взаимодействие модулей в системе синхронизации, обеспечивающего уменьшение среднего времени поиска ШПС при неизменности требований к объёму аппаратных затрат.

  3. Построение математической модели алгоритма, определение его параметров и рабочих характеристик. Сравнение с аналогами.

  4. Анализ улучшения целевой функции системы, применительно к разработанному алгоритму.

3.5 Построение имитационной модели системы синхронизации ШПС.
Получение экспериментальных рабочих характеристик предложенных реше
ний.

4. Положения, выносимые на защиту:

  1. Целевая функция системы синхронизации ШПС по времени, полученная на основе интегрального подхода, учитывающего взаимодействие структурных элементов системы синхронизации.

  2. Результаты разработки и анализа алгоритма поиска с верификацией, полностью использующего информационную избыточность, а также позволяющего осуществить уточнение оценки задержки на контрольном этапе и минимизировать целевую функцию системы синхронизации ШПС по всем параметрам.

  3. Методика определения оптимального значения длительности корреляционного анализа принятого сигнала на этапе верификации.

  4. Результаты анализа статистических характеристик процедуры селекции точки с максимальным откликом и её влияния на повышение рабочих характеристик системы синхронизации.

  5. Алгоритм цифровой (программной) реализации системы слежения за задержкой (ССЗ), эмулирующий управляемый генератор псевдослучайной последовательности (УГПСП) с переменной частотой тактового сигнала.

5. Научная новизна работы заключается в следующем:

  1. Предложено применять интегральный подход к разработке алгоритма поиска, учитывающий взаимодействие структурных элементов системы синхронизации.

  2. Разработан алгоритм поиска с верификацией, осуществляющий полное использование информационной избыточности принятого сигнала, а также позволяющий осуществить уточнение оценки задержки на контрольном этапе и минимизировать целевую функцию по всем параметрам.

  1. Разработана методика определения оптимального значения длительности анализа принятого ШПС на этапе верификации.

  2. Проведён анализ статистических характеристик процедуры селекции точки с максимальным откликом и исследовано её влияние на взаимодействие структурных элементов системы синхронизации.

  3. Разработан алгоритм программной реализации ССЗ, эмулирующий управляемый ГПСП с переменной частотой тактового сигнала.

  1. Методы исследований. Задачи исследования решаются при помощи методов теории обнаружения сигналов, теории оптимальной фильтрации, теории автоматического управления, теории направленных графов, теории марковских цепей и порождающих функций, методов математического и имитационного моделирования.

  2. Достоверность научных выводов подтверждается:

  1. Согласованностью результатов исследований с известными из научных источников данными.

  2. Подтверждением найденных аналитических зависимостей результатами математического и имитационного моделирования.

8. Практическая значимость работы:

  1. Предложенный подход к разработке алгоритмов временной синхронизации ШПС, учитывающий практические аспекты функционирования системы синхронизации и взаимодействия её структурных элементов, может быть использован на практике при проектировании эффективных систем синхронизации ШПС по времени.

  2. Практическая реализация синтезированного алгоритма поиска в СПИ с ШПС позволит снизить среднее время вхождения в синхронизм, при этом, минимизируя требования к объёму аппаратных затрат для реализации системы поиска.

  3. Предложенный способ оценки параметров поиска может быть использован в ходе практических разработок систем синхронизации с ШПС, что приведёт к сокращению времени проектирования таких систем и позволит повысить их рабочие характеристики.

  4. Разработан алгоритм функционирования У ГПСП, позволяющий реализовать ССЗ и систему синхронизации по задержке в целом исключительно на цифровой элементной базе.

  5. Построенная имитационная модель системы временной синхронизации в СНС, содержащая разработанный алгоритм поиска и алгоритм программной реализации УГПСП, может быть использована при разработке и анализе систем синхронизации ШПС по задержке.

9. Внедрение результатов работы:

  1. НИР, проводимые на кафедре СМ-5 «Автономные информационные и управляющие системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана[2-4].

  2. Учебный процесс, проводимый на кафедре СМ-5 «Автономные информационные и управляющие системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана - в виде цикла лабораторных работ по оптимальной фильтрации по курсу «Статистическая радиотехника» и главы «Широкополосные сигналы и системы» в учебном

пособии «Синхронизация в радиосвязи и радионавигации», Шахтарин Б.И., и др. ГЕЛИОС АРВ, М: 2007. - стр. 123-145.

10. Апробация работы:

Основные научные результаты, полученные в ходе работы докладывались и обсуждались на:

62-й и 63-й Научных сессиях, посвященных дню радио, Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова в 2007 и 2008 гг.

Всероссийской конференции молодых учёных и специалистов «Будущее машиностроения России» в 2008 г.

  1. Публикации по теме диссертации. Основные результаты диссертационного исследования изложены в работах [1-12], из них 3 отчёта НИР, 6 статей по перечню ВАК, 3 тезиса докладов на всероссийских конференциях.

  2. Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и изложена на 167 страницах, включает 58 рисунков. Список использованных источников содержит 101 наименование.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net