Е.В. Кузьмин1

1 ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» (г. Красноярск, Россия)

1 ekuzmin@sfu-kras.ru

Постановка проблемы. В последние десятилетия спектрально-эффективные сигналы стали основой различных радиоинтерфейсов. Благодаря преимуществам в полосе занимаемых частот по сравнению с фазоманипулированными (ФМ) сигналами, эти сигналы успешно применяются в системах мобильной связи (GSM), а также в космической связи и навигационных системах. Исследования в области «конструирования» шумоподобных сигналов (ШПС) с ФМ подтвердили перспективность использования атомарных функций (АФ) для модернизации формы чипа видеосигнальных псевдослучайных последовательностей (ПСП). Логическим продолжением этих исследований является апробация атомарных форм чипов при синтезе частотно-манипулированных (ЧМ) ШПС с непрерывной фазой (НФ), потенциально обеспечивающих экономию полосы частот, что представляет собой актуальную научную и прикладную задачу с широкой областью возможного практического применения.

Цель. Представить новые спектрально-эффективные форматы ЧМНФ-ШПС, порождаемых псевдослучайными up- и fup-видеосигналами, основанными на чипах из АФ up(t ) и fup(t ) вместо rect-чипов, а также на основе модификации функции фильтрации ПСП; оценить спектрально-корреляционные свойства и преимущества новых ЧМНФ-ШПС; выполнить сравнительный анализ новых ЧМНФ-ШПС с широко используемыми спектрально-эффективными минимально частотно-манипулиро-ванными (МЧМ) сигналами и их гауссовскими вариациями (ГМЧМ).

Результаты. На основе псевдослучайных up(fup)-видеосигналов, порождаемых соответственно АФ up(t ) и fup(t ), сконструированы новые спектрально-эффективные форматы ЧМНФ-ШПС. Приведены спектральные и корреляционные иллюстрации новых сигналов, а также даны оценки их спектральной эффективности. Показано, что разработанные сигналы обладают лучшими или паритетными показателями по концентрации энергии в фиксированной полосе частот по сравнению с МЧМ и ГМЧМ.

Практическая значимость. Предложенные спектрально-эффективные форматы ЧМНФ-ШПС требуют ме́ньшей полосы занимаемых частот при единой тактовой частоте порождающего видеосигнала ПСП, что позволяет применять их на практике в информационно-измерительных и связных радиоэлектронных системах, в которых важны высокая компактность спектра и низкий уровень боковых лепестков.

Кузьмин Е.В. Новые спектрально-эффективные шумоподобные сигналы на основе атомарных функций // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 11. С. 88-95. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202411-12

1. Korn I. The effect of bandlimiting filters on probability of error of MSK // IEEE Transactions on communications. 1979. V. Com-27. № 9. P. 1348–1353.
2. Murota K., Hirade K. GMSK modulation for digital mobile radio telephony // IEEE Transactions on communications. 1981. V. Com-29. № 7. P. 1044–1050.
3. Nard G. Spread spectrum concept applied in new accurate medium-long range radiopositioning system // International hydrographie review. Monaco. 1985. V. LXII(1). P. 53–72.
4. Крохин В.В. Информационно-управляющие космические радиолинии. В 2-х частях. М.: НИИЭИР. 1993. Ч. 1. 229 с.
5. Маругин А.С., Орлов В.К., Хазиахметова Р.Р. Поиск широкополосного сигнала радионавигационной системы // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2018. № 6. С. 66–74. DOI: 10.32603/1993-8985-2018-21-5-66-74.
6. Дингес С.И., Пестряков А.В. Программный комплекс формирования и анализа сигналов современных и перспективных телекоммуникационных систем // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2015. Т. 9. № 3. С. 62–65.
7. Xie X., Zhang M. Implementation of the CPFSK signal non-coherent multi-symbol detection algorithm with reduced complexity // 5th International conference on natural language processing (ICNLP). 2023. P. 131–135. DOI: 10.1109/ICNLP58431.2023.00030.
8. Sun Y. Optimal parameter design of continuous phase modulation for future GNSS signals // IEEE Access. 2021. V. 9. P. 58487–58502. DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3073317.
9. Cao S., Li T. Research on receiving and demodulating technology of GMSK signal under complex channel conditions // 6th International conference on information communication and signal processing. 2023. P. 837–842. DOI: 10.1109/ICICSP59554.2023.10390645.
10. Куликов Г.В., Тамбовский С.С., Савватеев Ю.И., Стариковский А.И. О помехоустойчивости приёма сигналов с минималь-ной частотной манипуляцией в присутствии нефлуктуационных помех // Радиотехника и электроника. 2019. Т. 64. № 2. С. 168–174. DOI: 10.1134/S0033849419020141.
11. Ипатов В.П., Хачатурян А.Б. Эффективность спектрально-компактных сигналов с учётом преднамеренных и межсистемных помех // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2015. № 4. С. 6–11.
12. Рвачев В.Л., Рвачев В.А. Теория приближений и атомарные функции. М.: Знание. 1978. 64 с.
13. Кравченко В.Ф. Лекции по теории атомарных функций и некоторым их приложениям. Монография. М.: Радиотехника. 2003. 512 с.
14. Кравченко В.Ф., Пустовойт В.И. Новый класс весовых функций и их спектральные свойства // Доклады академии наук. 2002. Т. 386. № 1. С. 38–42.
15. Дворкович В.П., Дворкович А.В. Оконные функции для гармонического анализа сигналов. М.: Техносфера. 2016. 208 с.
16. Будунова К.А., Кравченко В.Ф. Математические методы синтеза частотно-избирательных фильтров // Физические основы приборостроения. 2022. Т. 11. № 1(43). С. 2–21. DOI: 10.25210/jfop‑2102-002021.
17. Ерофеенко В.Т., Кравченко В.Ф. Конструирование временных сигналов экспоненциально затухающими атомарными функциями // Физические основы приборостроения. 2020. Т. 9. № 4. С. 30–37. DOI: 10.25210/jfop-2004-030037.
18. Кузьмин Е.В. Исследование эффективности весовых функций Кравченко и комбинаций на их основе в задаче режекции узкополосных помех // Радиотехника и электроника. 2024. Т. 69. № 2. С. 146–156. DOI: 10.31857/S0033849424020058.
19. Кравченко В.Ф., Коновалов Я.Ю. Новая конструкция вейвлетов на основе свертки финитных функций с прямоугольным импульсом // Радиотехника и электроника. 2022. Т. 67. № 8. С. 761–773. DOI: 10.31857/S0033849422080095.
20. Nandini D., Yadav J., Rani A., Singh V., Kravchenko O.V., Rathee N. Improved patient-independent seizure detection using hybrid feature extraction approach with atomic function-based wavelets // Iranian journal of science and technology. Transactions of electrical engineering. 2023. V. 47. P. 1667–1688. DOI: 10.1007/s40998-023-00644-3.
21. Кравченко В.Ф., Кравченко О.В. Конструктивные методы алгебры логики, атомарных функций, вейвлетов, фракталов в задачах физики и техники / Под ред. В.Ф. Кравченко. М.: Техносфера. 2018. 696 с.
22. García-Rios E., Escamilla-Hernández E., Pérez-Meana H.M., Ramos-Velasco L.E., Pérez-Bautista M., Kravchenko O.V. Analysis of a multi-biometric face recognition system using wavelet up(x) // Publicación semestral pädi. 2022. V. 10. № Especial 4. P. 190–195. DOI: https://doi.org/10.29057/icbi.v10iEspecial4.9284.
23. Кравченко В.Ф., Чуриков Д.В. Цифровая обработка сигналов атомарными функциями и вейвлетами / Под ред. В.Ф. Кравченко. М.: Техносфера. 2018. 182 с.
24. Кузьмин Е.В. Новые шумоподобные сигналы на основе атомарной функции up(t) // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 4. С. 102–111. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202404-10.
25. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь. 1985. 384 с.
26. Макаров С.Б., Цикин И.А. Передача дискретных сообщений по радиоканалам с ограниченной полосой пропускания. М.: Радио и связь. 1988. 304 с.