Помехоустойчивость приема сигналов с многопозиционной частотной манипуляцией на фоне ретранслированной помехи

Цели. Радиотехнические системы передачи информации широко применяются в роботизированных комплексах для использования военными и гражданскими службами. При попадании такого комплекса в сложную окружающую среду, в которой возникает большое количество ретранслированных помех, например, при попадании комплекса под завал, в железобетонные трубы или различные коммунальные объекты, связь с командным пунктом может быть потеряна. Задача поддержания надежной связи в сложных условиях распространения радиоволн является весьма актуальной. В области телекоммуникаций широко используются многопозиционные виды модуляции, которые, несмотря на их хорошие спектральные характеристики, обеспечивают невысокую помехоустойчивость в условиях нефлуктуационных помех, особенно в случае ретранслированных помех. Представляется целесообразным исследовать возможность применения сигналов с многопозиционной частотной манипуляцией (М-ЧМ) в радиосистемах со сложной помеховой обстановкой. Целью работы является анализ помехоустойчивости когерентного приема сигналов М-ЧМ на фоне ретранслированной помехи.

Методы. Использованы методы статистической радиотехники, теории оптимального приема сигналов и математического моделирования.

Результаты. Приведена модель сигнала М-ЧМ и ретранслированной помехи. Получены статистические параметры распределений случайных процессов в многоканальном когерентном приемнике сигналов М-ЧМ на фоне ретранслированной помехи. На этой основе рассчитана вероятность битовой ошибки при приеме сигналов М-ЧМ разной позиционности М на фоне ретранслированной помехи с различной интенсивностью.

Выводы. Показано, что воздействие ретранслированной помехи приводит к снижению помехоустойчивости приема сигналов М-ЧМ, которое тем больше, чем выше интенсивность помехи. С возрастанием позиционности сигналов М-ЧМ при небольшой интенсивности ретранслированной помехи помехоустойчивость приема значительно улучшается, но помеха большой интенсивности сильно увеличивает вероятность битовой ошибки. Наличие помехи с относительной интенсивностью 0.5 вызывает энергетические потери от 4 до 6 дБ в зависимости от позиционности. При М > 4 сигналы М-ЧМ значительно выигрывают в помехоустойчивости у сигналов с многопозиционной фазовой, квадратурной амплитудной и амплитудно-фазовой манипуляцией.

1. Асхадеев А.И., Павлов Е.В., Баранник А.Ю., Лагутина А.В., Козлов В.И., Пеньков И.А., Чирко О.В. Система робототехники МЧС России. Состояние и перспективы развития. Технологии гражданской безопасности. 2022;19(2–72): 41–47. URL: https://www.vniigochs.ru/upload/medialibrary/6b3/ufktj81owcrv39y864piuh8dtzmw0njo/p_8_Emercom_Russia_Robotics_System_tgb_2_2022.pdf

2. Антохин Е.А., Панасенко Н.Н., Чернова А.Д. Основные требования к беспроводным каналам связи наземных робототехнических комплексов военного назначения. Робототехника и техническая кибернетика. 2017;4(17):10–14.

3. Андреев В.П. Обеспечение безопасности работы кино- и тележурналистов средствами экстремальной робототехники. Экстремальная робототехника. Труды 33-й Международной научно-технической конференции. 2022;1(1):25–34. URL: https://er.rtc.ru/images/docs/2022/Proceedings_ER-2022.pdf

4. Манько С.В., Лохин В.М., Диане С.К. Принципы построения и экспериментальные исследования прототипного образца многоагентной робототехнической системы для разбора завалов. Russian Technological Journal. 2022;10(6): 28–41. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2022-10-6-28-41

5. Гуреев А.В., Гуреев И.А., Павлюк Ю.М., Тхурайн Т. Влияние многолучевости распространения радиоволн на характеристики широкополосных беспроводных систем внутри зданий. Электронные информационные системы. 2017;4(15):17–23.

6. Гуреев А.В. Энергетические характеристики распространения электромагнитных волн внутри зданий. Известия высших учебных заведений. Электроника. 2015;20(4):421–430.

7. Гуреев А.В., Гуреев И.А., Павлюк Ю.М., Жмылев В.А., Качуренко Д.С. Исследование характеристик распространения электромагниных волн внутри зданий. Электронные информационные системы. 2019;4(23):95–101.

8. Башкиров А.В., Крисилов А.В., Машин В.В., Муратов А.В., Хорошайлова М.В. Анализ вероятностей символьных ошибок для 16-QAM-сигналов в присутствии QPSK-сигналов и 16-QAM-сигналов. Радиотехника. 2020;84(6–12): 5–9. https://doi.org/10.18127/j00338486-202006(12)-01

9. Сидельников Г.М. Сравнительный анализ эффективности разнесенного приема сигналов с квадратурной амплитудной и с фазовой модуляцией в канале с дискретной многолучевостью. Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2020;2(46):18–30. https://doi.org/10.25686/2306-2819.2020.2.18

10. Куликов Г.В., Лелюх А.А., Граченко Е.Н. Помехоустойчивость когерентного приемника сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией при наличии ретранслированной помехи. Радиотехника и электроника. 2020;65(8): 804–808. https://doi.org/10.31857/S0033849420070074

11. Нгуен В.З. Помехоустойчивость корреляционного приемника сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией при наличии ретранслированной помехи. Журнал радиоэлектроники. 2019;3. https://doi.org/10.30898/16841719.2019.3.4

12. Куликов Г.В., Данг С.Х. Помехоустойчивость приема сигналов с амплитудно-фазовой манипуляцией в двухлучевом канале связи. Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2022;2:43–49.

13. Haykin S. Communication Systems. John Wiley & Sons. Inc.; 2001. 816 p.

14. Прокис Дж. Цифровая связь: пер. с англ.; под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь; 2000. 800 с.

15. Xiong F. Digital Modulation Techniques. 2nd ed. Boston, London: Artech House, Inc.; 2006. 1039 p.