Синтез адаптивной системы демодуляции КАМ‑сигналов, страница 2

При работе адаптивной системы демодуляции, построенной на основе метода наименьших квадратов (МНК), не требуется информация о законе распределения шума. Однако  недостатком данного метода является то, что с его помощью получают смещенные оценки информационных параметров [21]. Поэтому применение классического МНК, как показали выполненные исследования [61], [62], возможно при довольно больших отношениях сигнал/шум (для сигнала КАМ-16 - при ОСШ >17 дБ).  При меньших отношениях сигнал/шум вероятность ошибки демодуляции превышает .

Существенно большего  снижения погрешности демодуляции можно достичь, если воспользоваться методом адаптивного управления, разработанным в разделе 3. Схема адаптивной системы демодуляции КАМ-сигналов приведена на рисунке 4.2. Эта система содержит подсистему идентификации математической модели канала связи (БИММ) и подсистему демодуляции (ДМ).

На рисунке 4.2 приняты следующие обозначения: ФНЧ – фильтр нижних частот; БИММ – блок идентификации математической модели канала связи; ДМ – демодулятор; ДК – декодер.

Рис. 4.2. Адаптивная система демодуляции КАМ-сигналов

Для применения алгоритмов оценивания, разработанных в разделе 2, составляют математическую модель канала связи в пространстве состояний. С этой целью в скользящем временном окне величиной  вводят в рассмотрение следующие переменные:

– сигнал рассогласования (отклонение текущих значений принятого сигнала от прогноза, вычисленного по математической модели):

-  скользящее среднее по времени значение сигнала рассогласования:

- средние по времени квадраты отклонений текущих значений сигналов рассогласования от своих скользящих средних значений:

где  - сигнал, принятый в момент времени ;  - текущее значение эхосигнала в момент времени ;  - номер скользящего временного окна ;  - номер шага квантования времени  в скользящем временном окне ;  - шаг квантования времени ;  - амплитуды синфазной и квадратурной составляющих КАМ‑сигнала;  - импульсная функция канала связи, соответствующая импульсу с номером , принятому в окне с номером  в момент времени ;  - число импульсов, вступивших в интерференцию в скользящем временном окне с номером  в момент времени .

Таким образом, можно использовать следующий показатель эффективности:

где  - оценка дисперсии шума, действующего в канале связи;  - вектор параметров, подлежащих идентификации в окне с номером .

В процессе подготовки канала связи к работе абоненты обмени-ваются  известными служебными символами, поэтому  предполагает-ся, что амплитуды синфазной  и квадратурной  составляющих КАМ‑сигнала известны, где  - число служебных символов. Эту информацию используют для идентифика-ции математической модели канала связи и синхронизации  демодулятора с передатчиком. Коррекцию математической модели канала связи, используемой во временном окне  с номером , осуществляют после демодуляции и декодирования сообщения, принятого за время от начала передачи  до момента .

Демодуляцию сигнала, принятого  во временном окне  с номе-ром , выполняют путем минимизации функционала (4.1.4) по параметрам  и  при известных оцен-ках параметров математической модели канала связи  и .

Из формулы (4.1.4) видно, что разработанный способ демодуляции сигналов не требует знания законов распределения вероятностей узкополосного эхосигнала и других шумов, действующих в канале связи. При этом (в отличие от классического метода наименьших квадратов) этот способ демодуляции обеспечивает получение оценок информационных параметров с минимальным смещением и минимальным среднеквадратическим отклонением погрешности демодуляции.

4.2. Система идентификации математической модели

канала связи

Как указывалось в разделе 4.1, идентификацию математической модели канала связи, используемой во временном окне  с номером , осуществляют после демодуляции и декодирования сообщения, принятого за время от начала передачи  до момента  включительно. При этом предполагается, что в процессе подготовки канала связи к работе осуществлена синхронизация  демодулятора с передатчиком с помощью известных методов [61], [62], [67], [70]. Поэтому идентификации подлежат значения импульсной функции модели канала связи  и угол фазового запаздывания несущей .