В.П. Федосов1, Аль-Мусави Висам Мохаммедтаки М. Джавад2, С.В. Кучерявенко3

1-3 Институт радиотехнических систем и управления, ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет» (г. Ростов-на-Дону, Россия)

1 vpfed@mail.ru; 2 almusavi@sfedu.ru; 3 svkucheryavenko@sfedu.ru

Постановка проблемы. Негативное влияние на качество передаваемого сигнала в перегруженном и зашумленном беспроводном канале можно уменьшить, применяя методы кодирования сигнала, способные обнаруживать и исправлять ошибки. Пространственно-временно́е кодирование с использованием адаптивной антенной решетки позволяет эффективно использовать полосу пропускания канала при жестком ограничении частотного ресурса и мощности информационного сигнала в беспроводных каналах с переотражениями. Данное исследование направлено на изучение влияния увеличения числа сегментов в приемо-передающих антенных решетках и путей прохождения сигнала при переотражениях на качество передачи информационного сигнала.

Цель. Рассмотреть возможность повышения помехоустойчивости в системах связи в условиях замираний в информационном сигнале, вызванных переотражениями при плотной застройке в городских условиях, с помощью совместного использования кодирования Рида-Соломона и алгоритма адаптивной пространственно-временно́й обработки сигналов как в приемнике, так и в передатчике.

Результаты. В данной работе рассматривается повышение устойчивости беспроводных систем связи к помехам за счет внедрения кодов Рида-Соломона и адаптивных методов пространственно-временно́й обработки сигналов в приемнике и передатчике, которые реализуются с помощью адаптивной антенной решетки. Показано, что такой подход позволяет реализовать пространственную фильтрацию в каналах с переотражениями при наличии сложной картины распространения сигнала в городских условиях. Выполнен расчет параметров алгоритма адаптации с помощью векторной алгебры и собственных значений пространственной корреляционной матрицы. Выполнена оценка эффективности совместного использования алгоритма адаптации и методов кодирования сигнала с применением 3D-модели канала беспроводной системы связи. Продемонстрировано увеличение эффективности коррекции ошибок для кода Рида-Соломона, а также существенное уменьшение вероятности ошибки кодов и повышение производительности системы связи при использовании адаптивного алгоритма. Введен термин «многопутный» (Multipath) канал в отличие от общепринятого, но некорректного «многолучевой» (Multibeam) канал, так как многолучевой может быть характеристика направленности антенной системы.

Практическая значимость. Представленные результаты подтверждают, что при обработке сигналов в приемной системе в условиях многопутного канала при плотной городской застройке применение адаптивных пространственно-временны́х алгоритмов обеспечивает повышение помехоустойчивости и пропускной способности радиосвязи, особенно для передачи изображений при использовании беспилотных летательных аппаратов.

Федосов В.П., Аль-Мусави Висам Мохаммедтаки М. Джавад, Кучерявенко С.В. Оптимизация адаптивного пространственно-временного алгоритма в мобильной и базовой станциях связи в системе MIMO с кодом Рида-Соломона // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 6. С. 60−67. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202506-06

1. Fedosov V.P., Legin A.A., Lomakina A.V. Adaptive algorithm for data transmission in wireless channels based on MIMO - OFDM technique // Radiation and scattering of electromagnetic waves (RSEMW–2017). 2017. P. 218–221.
2. Fedosov V., Legin A., Lomakina A. Adaptive algorithm based on antenna arrays for radio communication systems // Serbian Journal of Electrical Engineering. 2017. V. 14. № 3. P. 301–312.
3. Федосов В.П., Емельяненко А.В. Сравнительная эффективность беспроводного доступа на основе пространственной адаптации на выходах антенной решетки при использовании MIMO-OFDM в релеевском канале // Антенны. 2013. № 10(197).
4. С. 45–49.
5. Федосов В.П., Муравицкий Н.С. Адаптивная приемная антенная решетка для обработки пространственно-временных сигналов в MIMO-системе беспроводной передачи данных // Антенны. 2011. № 8(171). С. 35–43.
6. Федосов В.П., Кучерявенко С.В., Муравицкий Н.С. Повышение эффективности радиосвязи в релеевском канале на основе антенных решеток // Антенны. 2008. № 11(138). С. 98–104.
7. Fedosov V.P., Lomakina A.V., Legin A.A., Voronin V.V. Three-dimensional model of hydro acoustic channel for research MIMO systems // Proceedings of SPIE. The International Society for Optical Engineering. "Ocean Sensing and Monitoring IX" 2017.
8. P. 101860W.
9. Федосов В.П., Джамил Джалил Садун Джамил, Кучерявенко С.В. Сравнение производительностей адаптивного алгоритма и метода минимума среднеквадратического отклонения для передачи изображений на основе систем связи с использованием антенных решеток // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 2. С. 69−78. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202302-15.
10. Fedosov V., Jameel J., Kucheryavenko S. Transmitting Image in 3D Wireless Channel using Adaptive Algorithm Processing with MMSE based on MIMO principles // Book Transmitting Image in 3D Wireless Channel using Adaptive Algorithm Processing with MMSE based on MIMO principles. IOP Publishing. 2021. P. 012131.
11. Fedosov V.P., Jaleel Sadoon Jameel, Kucheryavenko S.V. Theoretical Analysis of Adaptive Algorithm Modulation Scheme in 3D OFDM WiMAX System // Trends in Sciences. № 19.12. 2022. P. 4605−4605.
12. Fedosov V.P., Jameel J.S., Kucheryavenko S.V. Analysis of an Adaptive Algorithm for Processing Space-Time Signals for Image Transmission Based on 3D Wireless Channel Model // Book Analysis of an Adaptive Algorithm for Processing Space-Time Signals for Image Transmission Based on 3D Wireless Channel Model. IEEE. 2021. P. 443−446.
13. Fedosov V., Legin A., Lomakina A. Adaptive algorithm for data transmission in wireless channels based on MIMO—OFDM technique // Book Adaptive algorithm for data transmission in wireless channels based on MIMO—OFDM technique. IEEE. 2017. P. 218−221.
14. Fedosov V., Legin A., Lomakina A. Adaptive algorithm for wireless data transmission (including images) based on SISO system and OFDM technique // SJEE. 2018. № 15, (3). P. 353−364.
15. Федосов В.П., Джамил Д.С., Кучерявенко С.В. Передача данных в канале 3D WIMAX на основе SISO-OFDM и MIMO-OFDM // Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2020. № 6(216). С. 6−18.
16. Fedosov V., Lomakina A., Legin A., Voronin V. Three-dimensional model of hydro acoustic channel for research MIMO systems // Book Three-dimensional model of hydro acoustic channel for research MIMO systems. International Society for Optics and Photonics. 2017. P. 101860.
17. Федосов В.П., Аль-Мусави Висам Мохаммедтаки М. Джавад, Кучерявенко С.В. Пространственно-временной адаптивный алгоритм с использованием кода Хэмминга на основе модели беспроводного канала 3D-MIMO // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 2. С. 113−123.