Е.В. Кузьмин1

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

1 ekuzmin@sfu-kras.ru

Постановка проблемы. Шумоподобные фазоманипулированные (ФМ) сигналы, включая BOC-сигналы (модификации, основанные на меандровой модуляции чипов порождающей псевдослучайной последовательности), широко применяются в информационно-измерительных системах. Обладая явными потенциальными преимуществами в целевом показателе качества (точность измерения задержки), современные шумоподобные BOC-сигналы имеют такие недостатки, как многопиковость автокорреляционной функции (АКФ) и повышенный уровень боковых лепестков (УБЛ) спектра. Устранение указанных недостатков при сохранении лучшей в сравнении с традиционными шумоподобными ФМ-сигналами точности оценивания задержки, является актуальной научной и практической задачей.

Цель. Представить новый формат шумоподобных сигналов (ШПС), порождаемых псевдослучайными видеосигналами, основанными на up-чипах – элементарных импульсах в виде финитной атомарной функции up(t ) вместо традиционных прямоугольных и современных меандровых чипов, а также количественно оценить свойства и преимущества up-чипов и привести пример нового шумоподобного up-фазоманипулированного сигнала (ФМ-up, BPSK-up), сохраняющего преимущества up-чипа.

Результаты. На основе финитной атомарной функции up(t ) сконструирован псевдослучайный up-видеосигнал, образуемый чередующимися парциальными up-чипами, являющийся основой для синтеза новых ШПС. Исследованы свойства up-чипа и проведен его сравнительный анализ с чипом прямоугольной формы и меандровым чипом. Показано, что up-чип обладает существенными преимуществами, такими как меньшая протяженность основания АКФ, ее однопиковый характер, рекордно низкий УБЛ спектра (среди рассмотренных), лидирующие показатели коэффициента распределения энергии в спектре, повышенные потенциальные возможности по точности оценивания задержки (в сравнении с применением прямоугольного чипа). Предложен новый ШПС ФМ-up (BPSK-up) с использованием сконструированного псевдослучайного up-видеосигнала и представлены его временна́я реализация, АКФ и спектр, подтвердившие успешное «наследование» перечисленных выгодных свойств от порождающего up-чипа.

Практическая значимость. Псевдослучайный up-видеосигнал и порождаемый им новый ШПС ФМ-up (BPSK-up) обладают выигрышными спектрально-корреляционными свойствами, обеспечивающими преимущества перед традиционными и современными модификациями ШПС с ФМ, что позволяет применять их на практике в информационно-измерительных и радиоэлектронных системах, где одновременно важны компактность АКФ и ее однопиковость, а также низкий УБЛ спектра.

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

1. Ortega L., Medina D., Vilà-Valls J., Vincent F., Chaumette E. Positioning performance limits of GNSS meta-signals and HO-BOC signals // Sensors. 2020. V. 20. Iss. 12. DOI: 10.3390/s20123586.
2. Ярлыков М.С. Оптимальные и квазиоптимальные алгоритмы приема и обработки BOC-сигналов в перспективных глобаль-ных навигационных спутниковых системах // Радиотехника и электроника. 2021. Т. 66. № 1. С. 39–61. DOI: 10.31857/S0033849421010101.
3. Tian Z., Cui X., Liu G., Zhu Y., Lu M. A low-processing-rate dual BPSK tracking method for BOC modulated signals // IEEE Communications letters. 2021. V. 25. № 7. P. 2366–2369. DOI: 10.1109/LCOMM.2021.3072073.
4. Ярлыков М.С. Оптимальный и квазиоптимальный прием BOC-сигналов на основе алгоритмов с переприсвоением в перспек-тивных глобальных навигационных спутниковых системах // Радиотехника и электроника. 2022. Т. 67. № 5. С. 454–484. DOI: 10.31857/S003384942204012X.
5. Интерфейсный контрольный документ ГЛОНАСС (5.1-я редакция). М. 2008.
6. European GNSS (GALILEO) open service signal-in-space interface control document. Iss. 2.0. Jan. 2021.
7. NAVSTAR GPS space segment/navigation user interfaces. IS-GPS-200 Rev. N. 22 Aug. 2022.
8. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования / Под ред. А.И. Перова, В.Н. Харисова. М.: Радиотехника. 2010. 800 с.
9. Ярлыков М.С. Меандровые шумоподобные сигналы (BOC-сигналы) в новых спутниковых радионавигационных системах // Радиотехника. 2007. № 8. C. 3–12.
10. Ярлыков М.С., Ярлыкова С.М. Корреляционные функции AltBOC-сигналов перспективных спутниковых радионавигацион-ных систем // Новости навигации. 2013. № 4. C. 19–35.
11. Рвачев В.Л., Рвачев В.А. Теория приближений и атомарные функции. М.: Знание. 1978. 64 с.
12. Кравченко В.Ф. Лекции по теории атомарных функций и некоторым их приложениям. Монография. М.: Радиотехника. 2003. 512 с.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. Кравченко В.Ф., Чуриков Д.В. Цифровая обработка сигналов атомарными функциями и вейвлетами / Под ред. В.Ф. Кравченко. М.: Техносфера. 2018. 182 с.
18. 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.
19. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. М.: Радио и связь. 1981. 416 с.