Улучшение и обработка слабых цифровых импульсных сигналов с использованием узкополосной шумовой структуры


DOI: 10.34759/trd-2022-127-09

Авторы

Хафаджа А. С.*, Ильин А. Г.**

Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н. Туполева – КАИ, ул. Карла Маркса, 10, Казань, 420111, Россия

*e-mail: alisalahelect1985@gmail.com
**e-mail: iag29@yandex.ru

Аннотация

Одним из важнейших вопросов в настоящее время является создание систем связи в районах, где нет систем связи и отсутствует экономическая целесообразность создания передовых систем связи. Как это бывает, например, в деревнях и пригородных районах, из-за больших площадей и малочисленности населения в этих районах. Необходимо найти систему связи, способную работать на низком энергетическом уровне в связи с зависимостью этих территорий от возобновляемых источников энергии, таких как солнце, ветер и т. д., что накладывает ограничения на использование передачи информации с низким уровнем сигнала или отношения сигнал/ шум. Поэтому мы предлагаем систему, использующую импульсные сигналы в процессе передачи информации и при малых отношениях сигнал/шум, чтобы иметь возможность охвата больших площадей при сохранении работоспособности системы связи и сохранении значения помехоустойчивости импульсного сигнала. В работе показано, что за счет использования структурных отличий смеси полезного сигнала и шума и просто узкополосного шума можно значительно повысить надежность приема цифрового сигнала в области малых значений сигнал/шум. Возможность использования уточненной теории узкополосных помех для повышения чувствительности приемного устройства при приеме цифровых сигналов за счет использования фазовых скачков объясняется тем, что узкополосные помехи представляют собой сигналы биения двух боковых полос. Поэтому основной целью работы является исследование возможности повышения помехозащищенности приемных устройств при приеме точно известного радиоимпульса на фоне шумов и помех при малых отношениях сигнал/шум с одновременным повышением пропускной способности информации за счет изменения ширины передаваемых импульсных сигналов за счет использования дополнительного канала на основе фазового детектора.

Ключевые слова:

фазовый детектор, фазовые скачки, импульсные сигналы, узкополосный шум, отношение сигнал/шум, помехозащищенность, узкополосный сигнал, амплитудная манипуляция (АМн) - On-Off-Keying (OOK)

Библиографический список

  1. Ильин А.Г. Повышение помехоустойчивости и пропускной способности радиотехнических и оптоэлектронных систем на базе амплитудно-фазового преобразования сигнала и шумов. — Казань: Изд-во КГТУ им. А.Н.Туполева, 2005. — 192 с.
  2. Ильин А.Г., Хафаджа А.С. Исследование прохождения смеси радиоимпульса и узкополосного шума через фазовый детектор // Труды МАИ. 2021. № 121. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=162663. DOI: 10.34759/trd-2021-121-16
  3. Агеев Ф.И., Вознюк В.В., Худик М.Ю. Повышение помехоустойчивости систем передачи данных фазоманипулированными шумоподобными сигналами в условиях действия помех с различной спектральной структурой на основе целенаправленной модификации спектра сигнала // Труды МАИ. 2021. № 118. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=158242. DOI: 10.34759/trd-2021-118-08
  4. Ilyin A.G., Khafaga A.S.M., Yunusova V. Modeling the Narrowband and Wideband Noise at the Output of Nonlinear Converters // Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications, 2021. DOI:10.1109/IEEECONF51389.2021.9416064
  5. Кузнецов В.С., Волков А.С., Солодков А.В., Сорока В.Г. Моделирование шумоподобной системы связи на основе ансамблей симплексных кодов // Труды МАИ. 2020. № 111. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=115131. DOI: 10.34759/trd-2020-111-9
  6. Попов А.А. Обнаружение детерминированного сигнала на фоне помехи в пространстве сигналов со свойствами решетки // Вісник Державного університету інформаційно-комунікаційних технологій. 2012. Т. 10. № 2. С. 65-71.‏
  7. Миддлтон Д. Об обнаружении стохастических сигналов в аддитивном нормальном шуме // IRE Transactions on Information Theory, 1957, vol. 3 (2), pp. 86-121.‏
  8. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. — М.: Радио и связь, 1985. — 384 с.
  9. Волков А.С., Солодков А.В., Суслова К.О., Стрельников А.П. Прототипирование помехоустойчивых кодов в системах связи с кодовым разделением каналов // Труды МАИ. 2021. № 119.‏ URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=159789. DOI: 10.34759/trd-2021-119-11
  10. Казак П.Г., Шевцов В.А. Принципы построения энергоэффективной системы сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа в Интернет для Арктики // Труды МАИ. 2021. № 118.‏ URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=158239. DOI: 10.34759/trd-2021-118-06
  11. Борисов В.И. Зинчук В.М. Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход. — М.: РадиоСофт, 2008. — 260 с.
  12. Звонарев В.В., Попов А.С., Худик М.Ю. Методика расчета вероятности ошибки посимвольного приема дискретных сообщений при наличии помех // Труды МАИ. 2019. № 105. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=104213
  13. Голубев В.Н., Зимогляд В.Г. Оценка помехозащищенности главного тракта радиоприемника на основе использования функции распределения вероятностей уровней одиночных помех // Радиотехника. 1986. № 10. С. 2205-2208.
  14. Захаров С.И., Корадо В.А. Обнаружение гармонического сигнала на фоне стационарной гауссовской помехи с неизвестными параметрами по критерию максимального правдоподобия // Радиотехника и электроника. 1985. № 3. С. 504-512.
  15. Еркин Ф.Б., Важенин Н.А., Вейцель В.В. Сравнительный анализ алгоритмов оценки отношения сигнал-шум на основе квадратурных компонент принимаемого сигнала // Труды МАИ. 2015. № 83. URL:‏ http://trudymai.ru/published.php?ID=62221
  16. Добрушин Р.Л. Одна статистическая задача теории обнаружения сигнала на фоне шума в многоканальной системе, приводящая к устойчивым законам распределения |// Теория вероятностей и ее применения. 1958. Т. 3. № 2. С. 173-185.‏
  17. Крутов А. Сверхширокополосная связь UWB. Ч. 1. Технология UWB: принципы функционирования, история развития, отличительные особенности // Беспроводные технологии. 2007. № 1 (6). С. 6-9.
  18. Slepian D. Some comments on the detection of Gaussian signals in Gaussian noise // IRE Transactions on Information Theory, 1958, vol. 4 (2), pp. 65-68. DOI:10.1109/TIT.1958.1057443
  19. Ильин А.Г., Хафаджа А.С. Моделирование узкополосных шумов на выходе фазового детектора // XXV Туполевские чтения (Казань, 10-11 ноября 2021): материалы конференции. — Казань: Изд-во «Сагиев», 2021.
  20. Kamenskiy A.V. High-speed recursive-separable image processing filters // Computer Optics, 2022, no. 46 (4), pp. 659-665. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1063

    21. Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход