В.А. Шевцов1, В.О. Казачков2, Г.Н. Казаков3, И.Р. Летфуллин4

1–4 Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (Москва, Россия)

1 vs@mai.ru, 2 kazachkovvo@mai.ru, 3 jee2@mail.ru, 4 l.ilgam@ya.ru

Постановка проблемы. При решении задач, связанных с массовым внедрением автономных и беспилотных систем в различных сферах, возрастают требования к технологиям формирования сигналов в спутниковых системах связи. На первое место выходит проблема обеспечения одновременной и надежной работы большого количества устройств с малозатратными алгоритмами передачи управляющей информации. В этой связи актуальным является разработка алгоритма формирования групповых сигналов, устойчивых к нелинейным искажениям, с возможностью их простого демультиплексирования.

Цель. Предложить новый эффективный алгоритм формирования группового сигнала в спутниковой радиолинии вниз, требующий для своей реализации минимального объема программных и аппаратных затрат как на борту спутника, так и в терминале потребителя информации.

Результаты. Представлен алгоритм формирования группового сигнала в спутниковой радиолинии вниз. Проведено статистическое имитационное моделирование предложенного алгоритма для сигналов с фазовой манипуляцией при наличии искажений сигналов в нелинейном усилителе мощности, описываемых моделями Салеха, Горбани и модифицированной моделью Раппа. Результаты моделирования подтвердили эффективность алгоритма.

Практическая значимость. Предложенный алгоритм формирования группового сигнала может быть использован в нелинейных спутниковых радиоканалах, поскольку он обеспечивает существенное повышение энергетической эффективности без применения дополнительных методов компенсации влияния нелинейности выходного усилителя мощности, например, без блоков введения предыскажений.

Шевцов В.А., Казачков В.О., Казаков Г.Н., Летфуллин И.Р. Алгоритм формирования группового сигнала в нелинейных беспроводных спутниковых каналах // Электромагнитные волны и электронные системы. 2025. Т. 30. № 5. С. 104−120. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202505-08

1. El Gamal A., Kim Y.-H. Network Information Theory. UK: Cambridge University Press. 2011. 714 p.
2. Cover T.M., Thomas J.A. Elements of information theory. US: John Wiley & Sons. 2012. 784 p.
3. Широковещательные каналы в Orleans. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://learn.microsoft.com/ru-ru/dotnet/orle-ans/streaming/broadcast-channel, дата обращения 1.07.2025.
4. Fulber-Garcia V., Aibin M. Multicast vs. Broadcast vs. Anycast vs. Unicast. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.baeldung.com/cs/multicast-vs-broadcast-anycast-unicast, дата обращения 1.07.2025.
5. Chen S.-W., Panton W., Gilmore R. Effects of nonlinear distortion on CDMA communication systems // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1996. V. 44. № 12. P. 2743–2750. DOI 10.1109/22.554660.
6. Guo N., Milstein L.B. The impact of nonlinear amplification on multi-code CDMA systems // IEEE International Conference on Communications. New Orleans, LA, USA. 2000. V. 2. P. 1034–1038. DOI 10.1109/ICC.2000.853655.
7. Songbai H., Mingyu L., Hongmin D., Juebang Y. Analysis of CDMA RF channel nonlinear distortion // IEEE International Conference on Communications, Circuits and Systems and West Sino Expositions. Chengdu, China. 2002. V. 1. P. 474–477. DOI 10.1109/ ICCCAS.2002.1180662.
8. Conti A., Dardari D., Tralli V. On the analysis of single and multiple carrier WCDMA systems with polynomial nonlinearities // Fourth International Conference on Information, Communications and Signal Processing, 2003 and the Fourth Pacific Rim Conference on Multimedia. Proceedings of the 2003 Joint, Singapore. 2003. V. 1. P. 369–375. DOI 10.1109/ICICS.2003.1292477.
9. Балунин Е.И., Ратушин А.П., Храпков Д.С., Власов М.В. Процедура формирования и декодирования кодовых слов совместного низкоплотностного кода источника и канала // Электромагнитные волны и электронные системы. 2023. Т. 28. № 3. С. 28−37. DOI 10.18127/j15604128-202303-04.
10. Гуревич В.Э., Егоров С.Г. Моделирование амплитудной характеристики радио-тракта с кодовым разделением каналов // Труды учебных заведений связи. 2020. Т. 6. № 2. С. 30‒38. DOI 10.31854/1813-324X-2020-6-2-30-38.
11. Кондратенко А.Е., Поддубный В.Н. Эффективность воздействия гармонической и гауссовской помех на линии многоканальной радиосвязи с синхронным нелинейным кодовым уплотнением каналов // Радиотехника. 2009. № 6. С. 52–58.
12. Саяпин В.Ю., Тисленко В.И., Родионов В.В. Обзор и сравнительный анализ способов построения компенсаторов нелинейных искажений в усилителях мощности // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2015. № 4(38). С. 26–31.
13. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Сов. Радио. 1975. 728 с.
14. Гридин В.Н., Мазепа Р.Б., Рощин Б.В. Мажоритарное уплотнение и кодирование двоичных сигналов. М.: Наука. 2001. 124 с.
15. Saleh A.A.M. Frequency-Independent and Frequency-Dependent Nonlinear Models of TWT Amplifiers // IEEE Transactions on Communications. 1981. V. 29. № 11. P. 1715–1720. DOI 10.1109/TCOM.1981.1094911.
16. Rapp C. Effects of HPA-nonlinearity on a 4-DPSK/OFDM signal for a digital sound broadcasting system // Proceedings of the Second European Conference on Satellite Communications. 1991. P. 179–184.
17. Ghorbani A., Sheikhan M. The effect of solid state power amplifiers (SSPAs) nonlinearities on MPSK and M-QAM signal transmission // Sixth International Conference on Digital Processing of Signals in Communications. Loughborough, UK. 1991. P. 193–197.