С.О. Мельников1, С.Б. Макаров2, Д.А. Ткаченко3

1-3 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (Санкт-Петербург, Россия)
1 7atom7@mail.ru; 2 makarov_sb@spbstu.ru; 3 dtkach@spbstu.ru

Постановка проблемы. Повышение достоверности приема частотно-модулированных (ЧМ) сигналов с компактным спектром и протяженными фазовыми траекториями при работе в канале, ограниченном заданной частотной маской, и при наличии аддитивного белого гауссовского шума (АБГШ) достигается за счет применения алгоритмов «приема в целом» последовательности сигналов. Однако эти алгоритмы характеризуются высокими вычислительными затратами, которые можно снизить с помощью применения квазикогерентных алгоритмов с обратной связью по решению.

Цель. Рассмотреть возможность повышения помехоустойчивости приема ЧМ-сигналов с межсимвольной фазовой интерференцией путем использования поэлементных квазикогерентных алгоритмов с двойной обратной связью по решению, обеспечивающих минимальную вычислительную сложность при практической реализации.

Результаты. Представлены новые поэлементные квазикогерентные алгоритмы приема ЧМ-сигналов с протяженными фазовыми траекториями, обеспечивающие заданную ширину занимаемой полосы частоты и повышенную скорость спада уровня внеполосных излучений. Показано, что по сравнению с квазикогерентным поэлементным приемом без обратной связи алгоритм с двойной обратной связью по решению дает энергетический выигрыш порядка 1,1 дБ при вероятности ошибки BER = 1·10⁻⁴ в канале АБГШ для степенных синусоидальных частотных импульсов, а длительность обработки в процессе приема сообщения объемом порядка 1 Мбит составляет 2,72 с, что в 12 раз меньше по сравнению с алгоритмом Витерби и позволяет увеличить объем передаваемой информации в пределах заданного интервала времени.

Практическая значимость. Предложенные квазикогерентные алгоритмы приема с ограниченной вычислительной сложностью могут быть использованы в системах связи, предъявляющих жесткие требования к вычислительной сложности, спектральной компактности и энергетической эффективности, включая космический сегмент широкополосного доступа, линии мобильной связи на малых дальностях, а также спутниковые системы передачи данных и цифрового вещания. Реализация рассмотренных алгоритмов на программно-определяемых радиоплатформах обеспечивает их практическую применимость и гибкость настройки под параметры канала и сигнала.

Мельников С.О., Макаров С.Б., Ткаченко Д.А. Квазикогерентный алгоритм с обратной связью по решению для прие ма спектрально-эффективных частотно-модулированных сигналов с межсимвольной фазовой интерференцией // Радиотехника. 2026. Т. 90. № 3. С. 76−89. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202603-07

1. Окунев Ю.Б. Цифровая передачи информации фазоманипулированными сигналами. М: Радио и связь. 1991.
2. Макаров С.Б., Марков А.М. Спектрально-эффективные сигналы, сформированные на основе фазовых импульсов вида sinpx // Радиотехника. 2019. № 12(2). С. 38–46. DOI: 10.18127/j00338486-201912(20)-06.
3. Recommendation ITU-R M.1371-5 (02/2014). Technical characterist ics of an automatic identification system using multi-station access with time separation in the VHF band of the marine mobil e service // ITU. 2015 URL: https://www.itu.int/dms_pubrec/itur/rec/m/R-REC-M.1371-5-201402- I!!PDF-R.pdf.
4. Similä M., Lensu M. Estimating the speed of ice-going ships by integrating SAR imagery and ship data from an automatic identification system // Remote Sens. (Basel). 2018. V. 10. №
5. Art. no. 1132.
6. Макаров С.Б., Цикин И.А. Передача дискретных сообщений по радиокана лам с ограниченной по лосой пропускания. М.: Радио и связь. 1988. 304 с.
7. Бабков В.Ю., Цикин И.А. Сотовые системы мобильной радиосвязи: Учеб. пособие. Изд. 2-е, перераб. и д оп. СПб: БХВ – Петербург. 2013. 432 с.
8. Elnoubi S.M. Analysis of GMSK with discriminator detection in mobile radio channels // IEEE Transactions on Vehicular Technology. May 1986. V. 35. № 2. Р. 71−76. DOI: 10.1109/T-VT.1986.24.
9. Proakis J., Salehi M. Digital Communications. McGraw-Hill. 2008.
10. Makarov S., Zavjalov S., Ovsyannikova A., Lavrenyuk I., Xue W. Comparison of the spectral a nd energy efficiency of FTN signa ls based on RRC pulses and obtained by the optimization method // 2019 IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EEx-Polytech). St. Petersburg. Russia. 2019. Р. 177−180. DOI: 10.1109/EEx-Polytech.2019.8906866. 1
11. Zavjalov S.V., Ovsyannikova A.S., Volvenko S.V. On the necessary accuracy of representation of optimal signal s // Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artifici al Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics). 11118 LNC S. 2018. Р. 153−161. DOI: 10.1007/978-3-030-01168-0_14. 1
12. Артамонов А.А., Косухин И.Л., Макаров С.Б. Спектральные характеристики случайных последовательностей завис имых ФМ-сигналов с огибающей, описываемой полиномами n-й степени // Техника средств св язи. Сер. Техника радиосвязи. 1990. № 8. 51 с. 1
13. Eyuboglu M., Qureshi S. Reduced-state sequence estimation with set partitioning and de cision feedback // IEEE Transactions on Communications. 1989. V. 36. № 1. Р. 13−20. 1
14. Gallardo, Maria & Ruy, Ghislain. (2010). FM Discriminator for AIS Satellite Detection. 19-34. 10.1007/978-3-642-13618-4_2. 1
15. Прокис Д.Д. Цифровая связь. М.: Радио и связь. 2000. 797 с. 1
16. Лавренюк И., Макаров С.Б., Завьялов С.В., Жабко Г.П., Кудряшова Т.Ю., Синепол В.С. Вычислительная сложность алгоритма с обратной связью по реше нию и максимально достоверной оц енкой последующих символов для приема спектрально-эффективных сигналов с управляемой межсимвольной интерференц ией // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 3. С. 44 −58. DOI: 10.18127/j00338486-202403-02. 1
17. Карташевский В.Г., Мишин Д.В. Компенсацияаддитивныхпомехвпоследовательныхсистемахс О СР // Радиотехника. 1997. Т. 51. № 8. С. 4−9. 1
18. Варгаузин В.А., Цикин И.А. Методы повышения энергетической и спектральной эффективности ц ифровой радиосвязи: Учеб. пособие. СПб: БХВ-Петербург. 2013. 352 с. 18. С. О. Мельников, И. И. Лавренюк, С. Б. Макаров, С. В. Томашевич // Выбор интервала анализа в алгоритмах некогерентного поэлементного приема сигналов с модуляцией GMSK при повышенной скорости передачи данных // Материалы Всеросс. конф. «Неделя науки ИЭиТ» (Санкт-Петербург, 18–23 ноября 2024 г.). СПб: ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. 2024. С. 6−9. 1
19. Мишин Д.В. О влиянии длительности интервала о бработки на помехоустойчивост ь алгоритма «приема в целом с поэлементным принятием решения» // Сб. трудов учебных заведений связи СПб. 1996. № 162. С. 57−62. 2
20. Макаров С.Б., Мельников С.О. Алгоритмы когерентного приема ЧМ-сигналов со сглаженными протяж енными фазовыми траекториями, обеспечивающими пониженный уровень внеполосных из лучений // Вопросы радиоэ лектроники. Сер. Техника телевидения. 2025. № 4. С. 110−121.