И.М. Лернер1, Р.Р. Файзулин2, И.В. Рябов3

1,2 Казанский национальный исследовательский технический университет (КНИТУ-КАИ) (г. Казань, Россия)

3 Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола, Россия)

1 aviap@mail.ru; 2 rrfayzullin@kai.ru; 3 ryabov22@mail.ru

Постановка проблемы. В настоящее время актуальным является дальнейшее уменьшение вычислительной сложности существующих аналитических методов оценки пропускной способности каналов связи и разрешающего времени.

Цель. Представить оптимизированный алгоритм оценки пропускной способности каналов связи, функционирующих на базе теории разрешающего времени.

Результаты. Представлен оптимизированный алгоритм оценки удельной пропускной способности частотно-селективных радиоканалов связи с межсимвольными искажениями, в которых скорость передачи информации может превышать скорость Найквиста, при использовании многопозиционных фазоманипулированных и амплитудно-фазоманипулированных сигналов. Показано, что накладываемые ограничения по применению предложенного оптимизированного алгоритма, не отличаются от ограничений для начальной версии алгоритма. Рассмотрены ключевые особенности алгоритма, позволяющие применять его в реальном масштабе времени, а также приведены его основные расчетные характеристики.

Практическая значимость. Предложенный оптимизированный алгоритм можно эффективно применять в радиотехнических системах передачи информации, функционирующих в частотно-селективных каналах связи для оценки длительности символа многопозиционного фазоманипулированного и амплитудно-фазоманипулированного сигнала и пропускной способности частотно-селективного канала связи, используя теорию разрешающего времени.

Лернер И.М., Файзулин Р.Р., Рябов И.В. Оптимизированный алгоритм оценки пропускной способности каналов связи, функционирующих на базе теории разрешающего времени // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 4. С. 91−109. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202204-13

1. Мордвинов А.Е. Исследование возможности повышения частотной эффективности линий связи за счет использования сигналов с взаимной интерференцией символов: Автореф. … дисc. канд. техн. наук. М.: Полиграфический центр МЭИ (ТУ). 2008. 20 с.
2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Ч. 1. М.: Советское радио. 1967. 430 c.
3. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. М.-Л.: Госэнергоиздат. 1956.158 с.
4. Wozencraft J.M., Jacobs I.M. Principles of Communication Engineering. N.Y.: John Wiley & Sons. Inc. 1965. 720 p.
5. Финк Л.М. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Советское радио. 1970. 397 с.
6. Коржик В.И., Финк Л.М., Щелкунов К.Н. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник. М.: Радио и связь. 1981. 232 с.
7. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. Изд. 2-е. М.: Радио и связь. 1982. 304 с.
8. Proakis J.G. Digital Communications. N.Y.: McGraw-Hill. 2001. 928 p.
9. Пятошин Ю.П. Некоторые свойства m-ичных систем связи с кодированием // Проблемы передачи информации. 1968. Т. 4. № 1. С. 45-51.
10. Бакулин М.Г., Крейнделин В.Б. Проблема повышения спектральной эффективности и емкости в перспективных системах связи 6G // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2020. Т. 14. № 2. С. 25-31.
11. Tufts D.W. Nyquist's problem - the joint optimization of transmitter and receiver in pulse amplitude modulation // Proceedings of the IEEE. 1965. V. 53. № 3. Р. 248-259.
12. Marko Н. Kann man ueber die Nyquistrate hinaus uebertragen. Moeglichkeiten und grenzen der digitalen uebertragung mit und ohne quanttisierte rueckkopplungKann man ueber die nyquistrate hinaus uebertragen. Moeglichkeiten und grenzen der digitalen uebertragung mit und ohne quanttisierte rueckkopplung // AEU.1982. V. 36. № 6. Р. 238-244.
13. Mazo J.E. Faster than Nyquist-Signaling // The Bell System Technical Journal. 1975. V. 54. № 8. Р. 1451-1462.
14. Anderson J.B., Rusek F., Viktor Ӧ. Faster Than Nyquist Signalling // Proceeding of the IEEE. 2013. V. 101. № 8. Р. 1817-1830.
15. Зайцева Ю.М. Методы повышения эффективности использования частотного ресурса в беспроводных широкополосных системах связи // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2012. № 2. С. 56-58.
16. Махьюб Х.Е.А., Кисель Н.Н., Грищенко С.Г. Повышение спектральной эффективности канала в беспроводных системах связи пятого поколения на основе системы массив-MIMO // Известия ЮФУ. Технические науки. 2015. Т. 172. № 11. С. 63-72.
17. Фролов А.А. Анализ современных стандартов: MCWILL, TD_SCDMA, WCDMA, IEEE 802.15.3A для применения в СШП_системах // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2012. № 9. С. 144-148.
18. Ерохин С.Д., Зайцева Ю.М. Анализ спектральной эффективности современных широкополосных систем связи // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2010. Т. 10. № 1-3. С. 166-169.
19. Хабаров Е.О. Разработка и исследование методов передачи дискретных сигнальных последовательностей по каналам с межсимвольной интерференцией: Автореф. дисс. ... докт. техн. наук: 05.12.13. Самара. 2013. 311 с.
20. Овчинников В.В. Адаптивное эквалайзирование сигналов с быстрой ППРЧ для преодоление дисперсионных искажений и повышения скрытности широкополосной КВ связи: Автореф. дисс. ... канд. техн. наук: 05.12.13. Йошкар-Ола. 2020. 159 с.
21. Male J., Porte J., Gonzalez T., et al. Analysis of the Ordinary and Extraordinary Ionospheric Modes for NVIS Digital Communications Channels // Sensors. 2021. V. 21. № 6. Р. 1-16.
22. Лернер И.М. Аналитическая оценка пропускной способности канала связи с частотной характеристикой резонансного фильтра при наличии межсимвольных искажений и использовании многопозиционного фазоманипулированного сигнала // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Т. 11. № 9. С. 65–73.
23. Лернер И.М. Метод оценки пропускной способности реальных каналов связи с многопозиционными фазоманипулированными сигналами при наличии межсимвольных искажений и его применение // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Т. 11. № 8. С. 52-58.
24. Лернер И.М., Ильин Г.И. Об одной возможности увеличения скорости передачи при наличии дестабилизирующих факторов в системах связи, использующих взаимную интерференцию символов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2017. Т. 20. № 4. С. 24-34.
25. Лернер И.М., Чернявский С.М. Оценка пропускной способности реальных каналов связи с АФМн-N-сигналами при наличии МСИ // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2018. Т. 12. № 4. С. 48-55.
26. Лернер И.М., Ильин Г.И. Численный метод оценки потенциальной пропускной способности при использовании ФМн-n-сигнала в канале связи с межсимвольными искажениями // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2018. № 4. С. 138-149.
27. Лернер И.М., Фатыхов М.М., Ильин Г.И. Особенности функционирования каналов связи с АФМн-N-сигналами при
    использовании взаимно коррелированными символами // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2019. Т. 22. № 1. С. 36-49.
28. Лернер И.М. К вопросу оптимизации амплитудно-частотных характеристик каналов связи с ФМН-n-сигналами, построенных на основе теории разрешающего времени // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Т. 13. № 9. С. 36-49.
29. Лернер И.М. О влиянии формы амплитудно-частотной характеристики на пропускную способность канала связи с памятью, использующего принципы теории разрешающего времени, с АФМн-N-сигналами // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Т. 13. № 10. С. 45-59.
30. Лернер И.М., Ильин Г.И., Ильин А.Г. К вопросу о циклостационарности АФМн-N-сигналов, наблюдаемых на выходе канала связи с межсимвольными искажениями // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2018. № 3. С. 107-117.
31. Горячкин О.В. Методы слепой обработки сигналов и их приложения в системах радиотехники и связи. М.: Радио и связь. 2003. 230 с.
32. Elgenedy M. Adaptive Equalization Techniques in Multipath Fading Channels in the HF Band // MS. Thesis. Oct. 2010. Cairo University. Р. 162.
33. MIL-STD-188-110B: Interoperability and Performance Standards for Data Modems. USA: US Department of Defense. 2000. 137 p.
34. Шадрин Б.Г., Боганьков Б.С., Зачатейский Д.Е. Применение технологии MIMO в системах КВ-радиосвязи // Техника радиосвязи. 2016. Т. 16. № 4. С. 29-39.
35. Евтянов С.И. Переходные процессы в приемно-усилительных схемах. М.: Связьиздат. 1948. 221 с.
36. Лернер И.М., Чернявский С.М. Кадушкин В.В. К вопросу построения радиотехнической системы передачи информации, функционирующей на основе теории разрешающего времени и использующую ЧМн-n-сигнал с непрерывной фазой // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2020. Т. 12. № 5. С. 22–35.