BC/NW 2006, №1 (8): 9.5

АДАПТИВНАЯ ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ПОМЕХ

М.А. Пачурин, Д.В. Авдонин, А.Г. Флаксман

(НГТУ, г. Нижний Новгород)

Проблема подавления помех в системах связи достаточно сильно отличается от более известной радиолокационной проблемы. В самом деле, для подавления помех необходимо оценить и обратить корреляционную матрицу (КМ) помехи в приемных каналах антенной решетки (АР) [1,2]. Однако в системах связи, принимаемые полезные сигналы являются непрерывными, и выделить КМ только помехи из КМ входного процесса (смеси сигнала и помехи) не представляется возможным. Поэтому обычно используется алгоритм максимального правдоподобия (МП) при неизвестной КМ помехи [3]. Однако его реализация на практике представляет значительные вычислительные сложности даже при небольшом числе гипотез о передаваемых информационных символах. Более того, помеха не является гауссовской, так как представляет собой модулированные данные, передаваемые другими пользователями, а не шумовой процесс. Наконец, канал связи является случайным, в котором полезные сигналы и помехи подвержены замираниям.

В настоящей работе рассматривается алгоритм, основанный на оценке и обращении КМ суммарного входного процесса (сигнал и помехи), вместо КМ только помех. Исследуется эффективность этого алгоритма в условиях многолучевого пространственного канала связи с замираниями при произвольной длине выборки входного процесса и произвольном числе приемных антенн. При оценке КМ входного процесса учитывается влияние так называемого «перекрестного» члена сигнал«помеха, дисперсия которого пропорциональна произведению мощностей источников сигнала и помех. Поэтому даже при увеличении мощности сигнала ошибка оценки КМ будет оставаться существенной.

Рассмотрим результаты математического моделирования для системы передачи информации, состоящей из одной передающей и четырех (N=4) приемных антенн и использующую квадратурную фазовую модуляцию символов. Мощность собственного шума полагается единичной, а мощности полезного сигнала и внешней помехи задается относительно мощности шума. Будем анализировать вероятность битовой ошибки для адаптивной обработки, основанной на оценивании КМ входного процесса. При этом для оценки КМ используем входной процесс разной длины L (L=10, L=20 и L=50). Мощность помехи равна 10 дБ. Для сравнения также возьмем вероятности битовой ошибки при точно известной КМ входного процесса (L®¥) и при согласованной обработке без подавления помехи. С уменьшением числа выборок входного процесса энергетические потери значительно увеличиваются. Зафиксируем вероятность битовой ошибки на уровне 3%. Тогда требуемая дополнительная мощность полезного сигнала составляет »1 дБ (L=50) и 5 дБ (L=20), а при уменьшении L до 10 вероятность ошибки 3% не достигается при любой мощности. Отметим для сравнения, что в случае радиолокационной задачи, когда можно оценить КМ помехи, энергетические потери не превышают »3 дБ при длине выборки входного процесса L>2N-3 [1,2], то есть L>5. Таким образом, для эффективного подавления помехи число выборочных векторов должно быть задано достаточно большим.

Литература

1. Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. 448 с.

2. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1989. 440 с.

3. Larsson E.G., Stoica P. and Li J. On maximum-likelihood detection and decoding for space-time coding systems, IEEE Trans. Signal Processing, vol. 50, pp. 937-944, Apr. 2002.