Решетняк Олег Анатолійович. Демодуляція широкосмугових сигналів з оцінкою параметрів нестаціонарного радіоканалу адаптивним фільтром Калмана

brief description

Решетняк Олег Анатолійович. Демодуляція широкосмугових сигналів з оцінкою параметрів нестаціонарного радіоканалу адаптивним фільтром Калмана : дис... канд. техн. наук: 05.12.13 / Одеська національна академія зв'язку ім. О.С.Попова. — О., 2006. — 194арк. : рис., табл. — Бібліогр.: арк. 143-147

Решетняк О.А. Демодуляція широкосмугових сигналів з оцінкою параметрів нестаціонарного радіоканалу адаптивним фільтром Калмана. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.13 радіотехнічні пристрої та засоби телекомунікацій. Одеська національна академія зв’язку ім. О.С. Попова, Одеса, 2006.
У дисертаційній роботі вирішується задача оцінювання параметрів нестаціонарного радіоканалу адаптивним фільтром Калмана за пілот-сигналом. Задача оцінювання параметрів каналу (коефіцієнта передачі, набігу фази і затримки сигналу) вирішується для забезпечення оптимальної демодуляції широкосмугових сигналів у системах зв’язку з рухомими об’єктами, канали яких відносяться до класу нестаціонарних. У роботі досліджені властивості фільтра Калмана і розроблений скалярний рекурентний алгоритм адаптивної фільтрації Калмана. Розроблений алгоритм володіє утричі меншою обчислювальною складністю у порівнянні з відомими алгоритмами. Також розроблені метод та схеми оцінювання параметрів нестаціонарного радіоканалу адаптивним фільтром Калмана за пілот-сигналом: схема відновлення несівного коливання і схема тактової синхронізації. Ефективність розроблених схем визначена в результаті комп’ютерного моделювання системи зв’язку з рухомими об’єктами стандарту UMTS, для чого розроблена відповідна математична модель.

У дисертаційній роботі вирішена задача оцінювання параметрів нестаціонарного радіоканалу адаптивним фільтром Калмана за пілот-сигналом. Задача оцінювання параметрів каналу повинна вирішуватися для забезпечення оптимальної демодуляції сигналів, та її рішення дуже ускладнюється у нестаціонарних радіоканалах. Оскільки використання класичних методів оцінювання параметрів нестаціонарного радіоканалу за інформаційним сигналом з використанням систем автоматичного керування можна вважати вкрай не ефективним, то були розроблені метод та схеми оцінювання параметрів адаптивним фільтром Калмана за пілот-сигналом і визначена їх ефективність.
У процесі вирішення поставленої задачі були отримані наступні результати:

проведено аналіз статистичних характеристик параметрів каналів зв’язку з рухомими об’єктами різних типів і встановлено аналітичний зв’язок між швидкістю руху абонента і шириною спектра параметрів;
розроблена математична модель системи зв’язку з рухомими об’єктами, алгоритми комп’ютерного моделювання нестаціонарних параметрів каналу зв’язку та написана комп’ютерна програма-модель;
отримані аналітичні вирази інтервалу кореляції і дисперсії процесу, сформованого різницевим рівнянням 1-го порядку;
отримані вирази виграшу фільтра Калмана і межі коефіцієнта підсилення фільтра Калмана у стаціонарному випадку;
досліджені робастні властивості фільтра Калмана;
розроблено алгоритм адаптивної фільтрації Калмана, тобто отримані рекурентні вирази оцінок параметрів фільтра Калмана (коефіцієнта підсилення, дисперсії шуму спостереження, коефіцієнта передачі моделі спостереження);
доведена стійкість і досліджена збіжність розробленого алгоритму адаптивної фільтрації Калмана;
розроблені схеми оцінювання коефіцієнта передачі каналу, набігу фази у каналі і затримки розповсюдження сигналу у каналі;
на основі енергетичного підходу отримано аналітичний вираз завадостійкості Rake-приймача у разі ідеального оцінювання параметрів каналу зв’язку з рухомими об’єктами;
в результаті комп’ютерного моделювання визначена завадостійкість Rake-приймача у разі оцінювання параметрів каналу адаптивним фільтром Калмана,RC-фільтром, ПІФ і визначено, що адаптивний фільтр Калмана забезпечує енергетичний виграш у 8 дБ;
визначена ефективність оцінювання параметрів каналу зв’язку за пілот-сигналом з використанням адаптивного фільтра Калмана, яка складає 8 дБ у порівнянні з класичними схемами когерентної і некогерентної демодуляції сигналів ОФМ-2 без пілот-сигналу.

Таким чином, поставлена у роботі задача розробки ефективного методу та схем оцінювання параметрів нестаціонарного радіоканалу була вирішена. Результат рішення задачі, тобто схеми оцінювання параметрів нестаціонарного радіоканалу, може бути використаний у будь-якій системі передавання широкосмугових сигналів. Для практичного впровадження розроблених схем у сучасних системах зв’язку немає необхідності заміни апаратної частини, достатньо розробити відповідне програмне забезпечення.