Коптев Дмитрий Сергеевич, старший преподаватель кафедры космического приборостроения и систем связи
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Dmitry S. Koptev, Senior Lecturer of the Department of Space Instrumentation and Communication Systems
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Довбня Виталий Георгиевич, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры космического приборостроения и систем связи
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
Vitaly G. Dovbnya, Doctor of Sciences (Engineering), Associate Professor, Professor of the Department of Space Instrumentation and Communication Systems
50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040
Целью исследования является теоретическая оценка потенциальной помехоустойчивости приёма сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией в цифровых линиях связи при условии неидеальности параметров устройства автоматической регулировки усиления. Методы исследования опираются на теорию потенциальной помехоустойчивости многопозиционных цифровых сигналов, основы квазиоптимального приёма, методы математического моделирования сигналов. Допущено предположение, что синтезатор колебаний гетеродинов устройств восстановления несущей и тактовой синхронизации в радиоприёмной системе функционирует идеально, т. е. фазы выходного колебания синтезатора колебаний гетеродина и выходного колебания устройства восстановления несущей равны нулю, отсутствует нестабильность периода следования тактовых импульсов, а частотная характеристика канала соответствует условию Найквиста. Результаты. Разработаны комплексные аналитические модели, позволяющие оценить потенциальную помехоустойчивость приёма многопозиционных КАМ-сигналов с учётом влияния факторов статической и динамической ошибок функционирования устройства автоматической регулировки усиления. Показано, что требования к точности установки уровня сигнала на входе решающего устройства радиоприёмной системы ужесточаются с увеличением кратности модуляции. Так, результаты математического моделирования показали, что для видов модуляции КАМ-16, КАМ-64, КАМ-256 и КАМ-1024 статическая ошибка установки уровня сигнала на входе устройства принятия решения должна составлять не более 0,27, 0,12, 0,054 и 0,027 дБ соответственно. Указанные значения, как показали проведенные расчеты и полученные теоретические зависимости, позволяют получить приемлемые значения уровня эквивалентных энергетических потерь, который не превышает 0,3 дБ. Заключение. Показано, что разработка и проектирование адаптивных корректоров межсимвольных искажений являются весьма актуальными направлениями повышения помехоустойчивости радиоприёмных систем, позволяющих компенсировать неидеальность характеристик различных структурно-функциональных элементов демодуляторов многопозиционных цифровых сигналов, в том числе и устройства автоматической регулировки усиления. В корректорах демодуляторов сложных сигналов наиболее целесообразно применение критерия минимума среднего квадрата ошибки. Наименьший уровень квадрата ошибки в диапазоне низких отношений сигнал / шум обеспечивает алгоритм, являющийся комбинацией модифицированного старт-стопного алгоритма и двухрежимного алгоритма с постоянным модулем.
The purpose of the research is a theoretical assessment of the potential noise immunity of quadrature amplitude modulation signals in digital communication lines under the condition of imperfect parameters of the automatic gain control device. Methods. The research methods are based on the theory of potential noise immunity of multi-position digital signals, the fundamentals of quasi-optimal reception, and methods of mathematical modeling of signals. It is assumed that the synthesizer of heterodyne oscillations of the carrier and clock synchronization devices in the radio receiving system function ideally, i.e. the phases of the output oscillation of the heterodyne oscillation synthesizer and the output oscil- lation of the carrier recovery device are zero, there is no instability in the clock pulse repetition period, and the frequency response of the channel corresponds to the Nyquist condition. Results. Complex analytical models have been developed that allow estimating the potential noise immunity of multi- position QAM signals reception taking into account the influence of static and dynamic error factors in the operation of the automatic gain control device. It has been shown that the requirements for the accuracy of setting the signal level at the input of the decision device of the radio receiving system become more stringent with increasing modulation multiplicity. Thus, the results of mathematical modeling have shown that for the QAM-16, QAM-64, QAM-256 and QAM- 1024 modulation types, the static error in setting the signal level at the input of the decision device should be no more than 0,27, 0,12, 0,054 and 0,027 dB, respectively. The specified values, as shown by the calculations and the obtained theoretical dependencies, allow obtaining acceptable values of the equivalent energy loss level, which does not exceed 0,3 dB. Conclusion. It is shown that the development and design of adaptive correctors of intersymbol distortions is a very relevant direction for increasing the noise immunity of radio receiving systems, allowing to compensate for the imper- fection of the characteristics of various structural and functional elements of multi-position digital signal demodulators, including the automatic gain control device. In correctors of complex signal demodulators, the most appropriate criterion is the minimum mean square error. The lowest level of the square error in the range of low signal-to-noise ratios is provided by an algorithm that is a combination of a modified start-stop algorithm and a two-mode algorithm with a constant modulus.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.