Средства повышения чувствительности устройств приема радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Хафаджа Али Салах Махди

• Хафаджа Али Салах Махди
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Хафаджа Али Салах Махди

Список основных обозначений

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 АНАЛИЗ ПУТЕЙ ПОСТРОЕНИЯ СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРИЕМНИКОВ РАДИОСИГНАЛОВ С ДВОИЧНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ ПРИ МАЛЫХ ОТНОШЕНИЯХ СИГНАЛ/ШУМ НА ОСНОВЕ СОВМЕСТНОГО АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ

1. 1 Характеристика структуры узкополосного шума при наличии полезного сигнала

1.2 Сферы применения предлагаемой системы приема данных

Постановка задачи исследований

Глава 2 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОХОЖДЕНИЯ ШУМОВ И СМЕСИ АМПЛИТУДНО-МАНИПУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА И ШУМА ЧЕРЕЗ АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НА ОСНОВЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГИЛЬБЕРТА

2.1 Некоторые положения теории узкополосных шумов

2.2 Определение границы применения предложенной схемы амплитудно-фазового преобразователя

2.3 Исследование прохождения УПШ через линейный фильтр с переменной полосой пропускания

2.4 Исследование прохождения УПШ через линейный фильтр с постоянной полосой пропускания

2.5 Исследование прохождения широкополосных шумовых флуктуаций через узкополосные линейные фильтры с различными АЧХ

В результате эксперимента наблюдалась полная синхронность выбросов фазы узкополосных шумов на выходе фильтров с различными АЧХ при одновременном проведении эксперимента (Рисунок 2.15)

Выводы по главе

Глава 3 АЛГОРИТМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВА ПРИЕМА

РАДИОСИГНАЛОВ С ДВОИЧНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ НА ОСНОВЕ СОВМЕСТНОГО АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ

3.1 Моделирование прохождения смеси полезного сигнала и узкополосного шума

через основной канал приемного устройства с амплитудным детектором

3.2 Моделирование прохождения узкополосных шумов и полезного сигнала через амплитудно-фазовый преобразователь на базе фазового детектора на основе преобразования Гильберта

Выводы по главе

Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА ПРИЕМА РАДИОСИГНАЛОВ С ДВОИЧНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ НА ОСНОВЕ СОВМЕСТНОГО АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ

4.1 Сравнительный анализ помехоустойчивости одноканальных и двухканальных приемников цифровых радиосигналов

4.2 Исследование некоторых статистических характеристик приемного устройства с совместным амплитудно-фазовым детектированием

4.3 Экспериментальная проверка результатов математического моделирования приемного устройства с совместным амплитудно-фазовым детектированием

4.4 Практическая реализация устройства приема радиосигналов с двоичной амплитудно-фазовой манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования с помощью универсальной платы FPGA

Выводы по главе

Список использованной литературы

Список основных обозначений

АД Амплитудный детектор

АФП Амплитудно-фазовый преобразователь

АС Анализатор спектра

АУ Апериодический усилитель

PCD Вероятности правильного обнаружения

BER Вероятности битовых ошибок

ГШ Генератор шума

Sc (jw) Комплексный спектр сигнала

Кд Коэффициент передачи детектора

A( t) Огибающая узкополосного случайного процесса

К(/^) Оптимальный фильтр

ПК Парафазный каскад,

ДПК Дополнительный канал

а Постоянный множитель

H(S(t)) Преобразование Гильберта сигнала S(t)

С/Ш Отношение сигнал/шум

^ Среднее значение сигнала

а Стандартное отклонение шума.

ф( t) Случайная фаза флуктуации

s(t) Временная функция, прошедшая преобразование Гильберта

/о Средняя частота

Т Период

y(t) Фаза

ФД Фазовый детектор

т Ширина импульса

ЭК Электронный ключ,

ЭП Эмиттерный повторитель

Sc (jte) Спектр сигнала

Sn(w) Энергетические спектры шума

Pt Передаваемая мощность

Рг Полученная мощность

РИМ Радиоимпульс

КУФ Квазиоптимальный узкополосный фильтр

УПФ Узкополосный фильтр

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Средства повышения чувствительности устройств приема радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования»

ВВЕДЕНИЕ

Обнаружение сигналов с малым отношением С/Ш является сложной и актуальной проблемой в области радиосвязи. Несмотря на широкое использование оптимальных фильтров при обработке сигналов, существуют трудности при обнаружении слабых сигналов с неизвестным фоновым шумом, особенно в диапазоне отношений С/Ш 0,5-3раза .

Малая мощность передатчика и приемника, а также микроконтроллеров обработки информации входящих в состав приемо-передающей аппаратуры не является большой проблемой вблизи больших городов и населенных пунктов. Однако в удаленных районах проблема замены гальванических элементов или зарядка аккумуляторных батарей вызывают значительные трудности. Поэтому при использовании локальных систем передачи цифровых радиосигналов приходится использовать альтернативные источники электроэнергии (ветрогенераторы, солнечные батареи и т.п.), мощность которых ограничена.

Таким образом, в локальной системе передачи цифровых радиосигналов, необходимо обеспечить достоверный прием полезного радиосигнала при малом отношении С/Ш при малом энергопотреблении. Для приема сигналов с малым отношением С/Ш, можно использовать нелинейные методы обработки смеси С/Ш с применением сложных математических алгоритмов и мощной компьютерной техники. Подобные системы являются сложными в технической реализации, дорогостоящими и потребляют много электроэнергии. Поэтому их применение экономически нецелесообразно в удаленных районах, где нет доступных и дешевых источников электрической энергии

Современные устройства обработки цифровых радиосигналов как правило используют линейные способы обработки информации. Однако редко использующиеся нелинейные методы фильтрации имеют огромный потенциал возможностей для решения проблемы приема сигналов при помехах, особенно с низким отношением С/Ш.

Сама теория оптимальной нелинейной фильтрации берет свое начало и описание практической значимости в работах Р.Л. Стратоновича, В.И. Тихонова,

Ю.Г. Сосулиной и др. Последующее ее изучение продолжили такие специалисты, как И.А. Большаков и В.Г. Репин .

Стоит отметить, что научная значимость данных работ имеет в основном теоретическое значение, так как практическая реализация сопровождается значительными трудностями.

При современном развитии цифровой техники многие нелинейные способы обработки сигналов могут быть успешно реализованы при помощи высокопроизводительных компьютеров. Однако при этом резко возрастает энергопотребление, что недопустимо для локальных систем передачи цифровых радиосигналов.

В настоящее время в телекоммуникационных технологиях широко распространены методы линейной обработки сигналов в целях приема полезного сигнала на фоне помех. Однако некоторые, широко применяемые методы линейной обработки, основывающиеся на корреляционном анализе, практически исчерпали себя. Быстрое развитие систем передачи цифровой информации с использованием радиосигналов привело к необходимости совершенствования широкого класса приемных устройств, основанных на теории узкополосных систем. Известно, что уровень шума увеличивается с увеличением полосы пропускания приемного устройства, тем самым снижая чувствительность и помехоустойчивость приемной системы при приеме радиосигналов. В ряде случаев эта проблема решается за счет увеличения отношения сигнал/шум на входе приемника путем увеличения мощности устройства-передатчика и применения линейной фильтрации на приемнике. Но, в случае если мощность передающего устройства ограничена, то соотношение сигнала к шуму становится столь низким, что возникает необходимость нахождения иных путей и методов решения этой проблемы. Следовательно, повышение чувствительности и помехоустойчивости в условиях ограничения энергопотребления является актуальной задачей.

В работе А.Г. Ильина с использованием метода Г.И. Ильина, О.Г. Морозова представлен способ применения структурных отличий смеси полезного сигнала и шума от узкополосного шума, в котором отмечена возможность повышения

помехоустойчивости и достоверности обнаружения радиоимпульса с малым отношением сигнал/шум. Показано, что структурные отличия смеси радиоимпульса и узкополосного шума и просто узкополосного шума могут быть преобразованы в спектральные отличия за счет использования амплитудно-частотных и амплитудно-фазовых преобразователей.

Поэтому разработка радиоприемных устройств обработки цифровых сигналов с использованием амплитудно-фазовых преобразователей, является решением указанной актуальной задачи, выдвигаемой требованиями практики.

Следует отметить тот факт, что в большинстве применяемых технологиий практически не используется теория нелинейной фильтрации, у которой имеется огромный потенциал возможностей для решения указанной задачи.

Объект исследования - устройства приема радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования.

Предмет исследования - чувствительность устройств приема радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования.

Цель исследования - повышение чувствительности приемников при обнаружении радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на фоне шумов при малых отношениях сигнал/шум на основе совместного амплитудно-фазового детектирования.

Научная задача исследования - создание подхода повышения чувствительности приемников радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Анализ путей построения средств повышения чувствительности приемников радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией при малых отношениях сигнал/шум на основе совместного амплитудно-фазового детектирования.

2. Компьютерное моделирование прохождения шумов и смеси амплитудно-манипулированного сигнала и шума через амплитудно-фазовый преобразователь

на основе преобразования Гильберта для средств повышения чувствительности приемников радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией при малых отношениях сигнал/шум на основе совместного амплитудно-фазового детектирования.

3. Разработка алгоритма функционирования приемного устройства с совместным амплитудно-фазовым детектированием, обеспечивающим повышение чувствительности при обработке смеси радиосигнала с двоичной амплитудной манипуляцией и шума.

4. Экспериментальная реализация устройства приема радисигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно -фазового детектирования.

Степень разработанности темы исследования.

Основы теории оптимального приема были заложены в работах академика В.А. Котельникова.

Проблема оптимального приема сигналов на фоне помехах исследовалась в работах таких специалистов, как Бурнашев М.В. Стратонович Р.Л., Тихонов В.И, Сосулина Ю.Г., Трифонов П. А., Доан Т. Т., Парфенов В.И. , Голованов Д.Ю., Репин В.Г., Тартаковский Г.П., Варакин Л.Е., Ширман Я.Д., Чабдаров Ш.М., Феоктистов А.Ю., Надеев А.Ф., Савватеев Ю.И., Семенов Э.В., Гуткин Л.С., Лебедев В.Л., Сифоров В.И., Дергачев Ю.А., Тузов Г.И. , Ильин Г.И., Ильин А.Г, Liang Z. , Gai J., Chen X., Ma T., Liu Q., Messersmith J.J., Patra H., Jesteadt W., Kac M., Slepian D., Scharf L., Lytle D., Root W.L., Woodbridge Y., Elidan G. , Wiesel A. и др.

Методы нелинейной фильтрации во все времена интересовали множество специалистов. Теорию нелинейной фильтрации изучали такие специалисты как Р.Л.Стратонович, В.И.Тихонов, Ю.Г.Сосулина, В.Г.Репин , И.А.Большаков.

В числе способов решения задач нелинейной оптимальной фильтрации стоит отметить следующие. Один из способов основан на изучении фиксированной категории нелинейных преобразований, а также в поиске оптимального преобразования из данной категории. В данном способе

формируются сложные нелинейные уравнения, характеризующие фильтрацию, которые почти нельзя решить аналитически.

В других способах, случайные процессы и полезные сигналы изучаются в качестве марковских процессов, либо исследуются критерий максимальной апостериорной вероятности, которые дают возможность использовать гауссову аппроксимацию многомерных апостериорных распределений, а затем линейные способы фильтрации. Здесь итоговое отображение - это совокупность нелинейных и линейных преобразований.

В методах нелинейной фильтрации широко известна теория нелинейной фильтрации на базе условных марковских процессов, созданная Р.Л.Стратоновичем . Сходные работы по уравнениям нелинейной фильтрации есть также в трудах В.И.Тихонова . Практическая реализация, согласно мнению большинства ученых, которые рассматривали нелинейную фильтрацию, связана с существенными вычислительными сложностями, поэтому данные способы не получили большого распространения. При современном развитии цифровой техники многие нелинейные способы обработки сигналов могут быть успешно реализованы при помощи современных сигнальных процессоров. Однако энергопотребление при этом довольно высокое, что недопустимо для многих систем приема сигналов.

Научная новизна исследования:

1. Предложена новая схема амплитудно-фазового преобразователя, включающее в себя фазовый детектор на основе преобразования Гильберта для детектирования фазы.

2. Разработан алгоритм работы устройства приема радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования, обеспечивающий повышение чувствительности приемника на 2.5 дб в диапазоне отношений сигнал/шум от 1 до 3 при временном интервале между информационными импульсами, равном 0.05мс.

3. Получены количественные оценки битовой ошибки и зависимости вероятности ложной тревоги на выходе предложенного устройства приема

радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией от отношения сигнал/шум и отношения средней частоты настройки линейного тракта к его полосе.

4. Разработаны научно-технические основы создания новых средств повышения чувствительности устройств приема радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования.

Практическая ценность исследования диссертационной работы определяется:

1.Предложены методические и практические основы для разработки и совершенствования средств повышения чувствительности устройств приема радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования.

2.Разработаны программные средства количественной оценки битовой ошибки и зависимости вероятности ложной тревоги предложенного устройства приема радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией от отношения сигнал/шум и отношения средней частоты настройки линейного тракта к его полосе.

3.Разработано оригинальное программное обеспечение для универсальной платы на основе FPGA, реализующее предложенный алгоритм работы приемного устройства.

Внедрение результатов исследования:

Подтверждены актами внедрения от предприятий ООО «ТИСКОМ», г. Казань, ООО «Эталон ТКС», г. Казань и «КНИТУ-КАИ им. А.Н.Туполева».

Методы исследования: В ходе исследований использованы методы теоретической радиотехники, тервера, матстатистики, вычислительной математики, методы математического моделирования в среде Matlab 10.0.

Компьютерное моделирование выполнено с применением ПО Simulink MatLab и Xilinx (FPGA), среды программирования Jupyter Notebook на основе языка программирования Python 3.

Описание логики работы цифровых устройств в среде Xilinx (FPGA). Экспериментальные исследования проведены на базе аппаратуры и пакетов

прикладных программ разработанных для научных исследований и развития студентов кампанией (K and H) и специализированного оборудования (KL-96001 Main Unit, KL-94005 ASK Unit, KL-93007 FDM Unit, KL-94003 FSK Unit and KL-96008 Multi-Function Unit) в Техническом университете Аль-Фурат-Афсат-Ирак.

Достоверность и обоснованность - научных выводов и рекомендаций, содержащихся в диссертационной работе, подтверждается корректным использованием методов теоретической радиотехники, теории вероятностей и математической статистики, вычислительной математики и сопоставлением полученных результатов с теоретическими и экспериментальными данными других авторов.

Диссертация соответствует паспорту специальности 2.2.13 «Радиотехника, включая системы, устройства телевидения (технические науки)» по следующим пунктам:

ПЗ.Разработка и исследование радиотехнических устройств и систем, обеспечивающих улучшение характеристик точности, быстродействия и помехоустойчивости.

П5. Разработка и исследование алгоритмов, включая цифровые, обработки сигналов и информации в радиотехнических устройствах и системах различного назначения, в том числе синтез и оптимизация алгоритмов обработки.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Алгоритм обнаружения сигнала с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования, обеспечивающий более высокую чувствительность по отношению к известным приемным системам.

2. Оценка доверительного интервала параметра а = /ср/А/0. 707, равная 538±17, определяющая границы применимости новой схемы амплитудно-фазового преобразователя с фазовым детектором на основе преобразования Гильберта.

3. Количественные оценки вероятности битовых ошибок на выходе устройства приема радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования для отношений

сигнал/шум в диапазоне от 1 до 3, различных отношений полосы пропускания к средней частоте настройки линейного тракта приемника, больших чем 521, при временном интервале между информационными импульсами, равном 0.05мс.

4. Компьютерные модели и экспериментальный макет устройства приема радиосигналов с двоичной амплитудной манипуляцией на основе совместного амплитудно-фазового детектирования

Личный вклад автора. Результаты, изложенные в диссертации, получены автором лично, вклад автора в работах, полученных в соавторстве, заключается в научно-техническом обосновании способа обнаружения радиоимпульсного сигнала на фоне шумов и помех при малом отношении(С/Ш)Eb/No сигнал/шум с понижением вероятности ложной тревоги; разработке компьютерных моделей с применением ПО MatLab и Xilinx (FPGA), Jupyter Notebook. Эксперименты и исследования проводились с использованием специализированного оборудования (KL-96001 Main Unit, KL-94005 ASK Unit, KL-93007 FDM Unit, KL-94003 FSK Unit and KL-96008 Multi-Function Unit) в Техническом университете Аль-Фурат-Афсат-Ирак.

Глава 1 АНАЛИЗ ПУТЕЙ ПОСТРОЕНИЯ СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРИЕМНИКОВ РАДИОСИГНАЛОВ С ДВОИЧНОЙ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙ ПРИ МАЛЫХ ОТНОШЕНИЯХ СИГНАЛ/ШУМ НА ОСНОВЕ СОВМЕСТНОГО АМПЛИТУДНО-ФАЗОВОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ

Основы теории оптимального приема были заложены в работах академика В.А. Котельникова [1,2]. Стоит отметить работы зарубежных специалистов, таких как Вудворд Ф.М., Миддлтон Д., Давенпорт В.Б., Слепян Д. [3-8], чьи работы и вклад были значительными в разработке и совершенствовании методов обнаружения для приема сигналов.

Так же значительное влияние на становление рациональных способов получения сигнала при шуме оказали работы Ширмана Я.Д., Гуткина Л.С., Тихонова В.И., Татаринова, В. Н, Левина Б.Р., Татаринова, С. В, Репина В.Г., Вайнштейна Л.А., Чабдарова Ш.М., Сафиуллина Н.З., Сифорова В.И., Сосулиной Ю.Г., Стратоновича Р.Л., Тартаковкого Г.П., Фальковича С.Е., Харкевича А.А., Большакова И.А., Зубакова В.Д., Ильин Г.И., Сифоров В.И. , Стратонович Р.Л. Kac M. , Ильин А.Г, Савватеева Ю., Лезина Ю.С., Надеева А.Ф. и других [9-38].

За последнее десятилетие многие исследования были сосредоточены на повышении помехоустойчивости приема полезных сигналов с помощью различных методов обнаружения.

Способность приемной системы отфильтровывать шум и обнаруживать сигналы имеют большое значение для технологий, особенно в области обработки сигналов. Одной из самых больших задач в радиотехнике является повышение помехозащищенности и обеспечение устойчивости приема полезных сигналов при наличии комплекса помех. Помехозащищенность имеет решающее значение в различных приложениях, таких как беспроводная связь, спутниковая связь и радиолокационные системы. Достижение достаточного уровня помехозащищенности является важнейшим аспектом современной связи.

Существует несколько методов, используемых для достижения защищенности сигналов от шума. К числу наиболее эффективных методов относятся фильтрация, выравнивание и прием с разнесением. Фильтрация

включает в себя удаление нежелательных частот из сигнала для повышения отношения С/Ш.

Было предложено множество алгоритмов обнаружения для определения наличия сигнала в смеси сигнала и шумов. В их основе лежат различные критерий оптимальности рассматриваемых алгоритмов и устройств. По разработанному критерию оптимальности определяется порог обнаружения в соответствии с заданной вероятностью ложной тревоги. Решение для порога, соответствующего данной вероятности ложной тревоги, по сути, является процессом нахождения квантиля тестовой статистики в соответствии с гипотезой НО (только шум). Однако часто бывает трудно получить аналитически вычислимое и простое выражение между порогом обнаружения и вероятностью ложной тревоги по следующим причинам [39]:

1) сложность получения распределения тестовой статистики в виду необходимых операций с многомерными данными;

2) сложность получения аналитических выражений для распределений в рамках гипотезы НО из-за негауссова характера помех.

Поэтому вычисление порога и проверка порога (т.е. определение того, соответствует ли порог установленной вероятности ложной тревоги) представляют собой большие проблемы в области обнаружения. Для некоторых извещателей, для которых невозможно или трудно получить аналитический порог, можно использовать моделирование методом Монте-Карло для расчета их порога или для статистического анализа вероятности ложного срабатывания, соответствующей порогу. Предполагая, что функция плотности вероятности при НО гипотезе известна, генерируется большое количество выборок при Н0-гипотезе. Эти образцы вводятся в детектор для расчета тестовой статистики, которая сохраняется и сортируется в порядке возрастания для построения кривой кумулятивного распределения образца. Затем выполняется линейная интерполяция для получения желаемого порога или вероятности ложной тревоги. Однако вероятность ложной тревоги для детекторов обычно устанавливается на очень низкое значение (например Ю-6), что означает, что события, которые

оцениваются как наличие целей, являются «редкими событиями» в соответствии с гипотезой НО.

В последнее время важную роль играет требование точности приема передаваемых данных. В зависимости от приложения могут быть выбраны различные подходы к обнаружению слабых сигналов.

Технология обнаружения слабых сигналов относится к методам анализа законов образования шума, характеристик и корреляции сигналов с помощью соответствующих электронных, физических, информационных и компьютерных знаний и методов обнаружения слабых сигналов, которые скрыты шумами.

Было замечено, что сочетание различных подходов к обнаружению дает лучшее отношение сигнал/шум, чем применение их по отдельности.

В работах [40,41] проводится анализ влияния флуктуаций огибающей в шумовом маскировщике на пороги обнаружения. В этих работах отмечено следующее: пороги необходимо увеличивать с увеличением полосы частот, занимаемой узкополосным шумом, центрированным на частоте сигнала, но на пороги обнаружения увеличения интесивности сигнала не влияет узкополосный шум, центрированный на частоте, находящейся в трех октавах от частоты сигнала. Ни модель, включающая анализ блока модуляции и фильтра модуляции огибающей, ни модель, основанная на спектральных различиях сигнала и маскирующего шума, не могут учесть все аспекты наблюдаемых данных.

В работе [42] рассматривается имитационное моделирование нелинейного полиномиального алгоритма обнаружения сигнала при не гауссовском характере помех. Моделирование проводится на основе двухканальной схемы с устройством, реализующим нелинейный алгоритм обнаружения, в одном канале и линейным обнаружителем в другом канале. Полученные значения поступают на вход блока точностных характеристик, где вычисляются экспериментальные значения дисперсии решающих правил и определяется величина коэффициента эффективности для линейного и нелинейного решающего правил. Полученные результаты моделирования подтверждают достоверность теоретических исследований, проведенных в [42], и позволяет говорить об эффективности

использования разработанных нелинейных алгоритмов для обнаружения принимаемых сигналов на фоне шумов.

В статье [43] создан алгоритм, позволяющий решить задачу обнаружения дискретного разреженного сигнала на фоне дискретного гауссовского белого шума с восстановлением и без восстановления ненулевых компонент сигнала по наблюдаемому сжатому вектору данных. Было установлено, что полная вероятность ошибки для синтезированных алгоритмов убывает с увеличением отношения С/Ш и ростом отношения числа элементов в наблюдаемом векторе данных к числу элементов в исходном дискретном сигнале и для большинства алгоритмов убывает с уменьшением числа ненулевых компонент в сигнале. Но когда отношение сигнал/шум низкое, вероятность ошибки довольно высокая.

В статье [44] представлен новый класс многомерных комплекснозначных распределений, который позволяет задавать настраиваемые негауссовые маргинальные распределения, а также корреляцию между переменными, при сохранении круговой симметрии. Изучена проблема обнаружения сигнала при различных условиях на фоне помех с указанными распределениями и разработаны необходимые (обобщенные) критерии отношения правдоподобия. Также рассмотрены оценки параметров шума и получены формулы максимального правдоподобия.

В работе [45] построена модель обнаружения импульсного радиосигнала при сильных интерферометрических отражениях на фоне флуктуационного шума. Построена модель и разработан адаптивный алгоритм, имеющий высокую эффективность в подавлении мешающего радиосигнала при неизменных энергетических и частотно-временных ресурсах радиоканала. В случае малого отношения сигнал/шум вероятность ошибки довольно высокая.

В работах [46-48] рассматриваются алгоритмы накопления импульсов в шумах. Рассмотрены способы, основанные на обработке сложных сигналов, а также способы, основанные на увеличении значений входного сигнала значениями искусственного шума. Предложена схема примника с каскадной схемой накопления сигнала, представлены результаты оценки способов накопления сигналов, полученне с помощью имитационного моделирования.

В работе [49] рассмотрена проблема обнаружения импульсных сигналов большой длительности. Приведена классификация обнаружителей в зависимости от наличия и характера априорной информации о статистических характеристиках обрабатываемых входных сигналов. Приведено описание работы адаптивного обнаружителя со скользящим окном. Рассмотрена проблема использования защитных интервалов в обнаружителях, а также представлено описание экспериментальной модели.

В работе [50] рассмотрены задачи квазиоптимальной обработки смеси сигналов и коррелированного аддитивного негауссовского шума с ограниченным по полосе спектром. Для описания негауссовского шума используются эллиптически симметричные двумерные распределения плотности вероятности. В работе используется метод синтеза алгоритмов демодуляции непрерывной марковской информационной последовательности на фоне негауссовского шума, представляющего собой марковский процесс. Получен алгоритм демодуляции, определяющий формирование оптимальной оценки информационного процесса и эволюцию апостериорной дисперсии для этого случая. Получены выражения, описывающие характеристики преобразования действующего негауссовского шума в нелинейном преобразователе с заданной амплитудной характеристикой, выполняющий роль нелинейного амплитудного фильтра, и соответствующий алгоритм демодуляции. Получена структурная схема реализации алгоритма оценки демодулированной (отфильтрованной) последовательности данных. Описано функционирование схемы при различных временных интервалах дискретизации и коэффициентах корреляции информационного процесса и аддитивного шума, на основе чего представлены модифицированные одноканальные блок-схемы обработки информационного процесса.

В работе [51] синтезируются оптимальные алгоритмы обнаружения по одной полученной выборке или по серии выборок с использованием отношения правдоподобия и рандомизации Вальда. Исследованы эффективность и устойчивость синтезированных алгоритмов к гауссовым помехам. Разработанные алгоритмы обнаружения доказывают свою эффективность при К-распределениях процессов. Теоретическое решение рассмотренных задач будет способствовать

развитию прикладной теории аналитического синтеза робастных алгоритмов постдетекторной обработки и измерений в радиолокационных, радио- и навигационных сигналах при неполной априорной информации о статистических характеристиках сигналов и помех.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хафаджа Али Салах Махди, 2023 год

Список использованной литературы

[1] Котельников В.А. Основы радиоэлектроники и связи / В.А. Котельников

Учебное пособие для вузов. - М.: Горячая линия-Телеком, p. 542 с.

[2] Котельников В. А. Теория потенциальной помехоустойчивости. / В.А. Котельников -М.: Госэнергоиздат, 1956. - 153 с.

[3] Хелстром К. Статистическая теория обнаружения сигналов /К. Хелстром -М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. - 432 с.

[4] Вудворд Ф. Принцип обратной вероятности в теории передачи сигналов / Ф.Вудворд, Д.Дэвис // Теория передачи электрических сигналов при наличие помех. - М.: Изд-во иностранной литературы, 1953. - 287с.

[5] Миддлтон Д. Введение в статистическую теорию связи / Д . Миддлтон. Т. 2 Пер. с англ. под ред. Б.Р. Левина. - М.: Советскок радио, 1962.-832с.

[6] Slepian D. Some comments on the detection of Gaussian signals in Gaussian noise /IRE Trans. Inf. Theory, Vol. 4, No. 2, 1958.

[7] Scharf L., Lytle D. Signal detection in Gaussian noise of unknown level: An invariance application / IEEE Trans. Inf. Theory, Vol. 17, No. 4, 1971.

[8] Чернявский А.Д. Статистические методы анализа случайных сигналов в ядернофизическом эксперименте / А.Ф. Чернявский, С. В. Бекетов, А.В.. Потапов - М.: Атомиздат, 1970. - 352.

[9] Большаков И. А. Вопросы нелинейной фильтрации. II. многомерный случай / И. А.Большаков, В. Г .Репин //Автоматика и телемеханика. -1964. - Том 25, №12. - С. 1656-1659

[10] Bol'shakov I. A. Repin V.G. Problems of non-linear filtration. II. Multidimensional case / Avtomatika i Telemekhanika. Vol. 25, No. 12, 1964, pp. 1656-1669

[11] Вайнштейн Л. А. Выделение сигналов на фоне случайных помех/ Л. А. Вайнштейн, В. Д .Зубаков - М.: Сов. радио, 1960. - 450 с.

[12] Артюшенко В. М. Статистические характеристики сигналов и помех радиотехнических устройств ближнего действия/ В. М. Артюшенко, В. И.Воловач, В.В. Иванов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. - 2014. - Том 57, №7, С. 46-50.

[13] Гуткин Л. С. Преобразование сверхвысоких частот и детектировании (вопросы теории и расчета) / Л. С .Гуткин - М.: Госэнергоиздат, 1953. - 416 с.

[14] Вашковский А. В. Узкополосная фильтрация сверхвысокочастотного сигнала/ А. В.Вашковский, А. В.Вороненко, В. И. Зубков // Письма в Журнал технической физики. - 1983. - Том 9, № 21, С. 1281-1284.

[15] Иванченко В.А. Прием сверхкоротких радиоимпульсов, распространяющихся в дисперсионной среде/ В. А.Иванченко, В. Е.Кузнецов, В. В. Николаев // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. - 2013. - Том 13, № 1, С. 3-6.

[16] Левин Б. Р.Теоретические основы статистической радиотехники/ Б. Р.Левин - М.: Радио и связь, 1966. - 656с.

[17] Надеев А. Ф. Марково-смешанные модели в теории обработки многоэлементарных сигналов при комплексе помех. Диссертация на осоискание ученой степени доктора физико-математических наук. Казань, КГТУ им. А.Н. Туполева, 2000.

[18] Стратонович Р. Л. Условные марковские процессы и их применение к теории оптимального управления/ Р. Л. Стратонович - М.: Издательство МГУ, 1966. - 319с.

[19] Сифоров В.И. О влиянии помех на прием импульсных сигналов/ В.И. Сифоров // Радиотехника, 1946. - № 1.

[20] Стратонович Р. Л. Применение теории процессов Маркова для оптимальной фильтрации сигналов/ Р. Л.Стратонович // Радиотехника и электроника. -1960. - Том 5, № 11, с. 1751-1763.

[21] Сосулин Ю. Г. Об оптимальном приеме случайных импульсных сигналов на фоне шумов/ Ю. Г. Сосулин // Радиотехника и электроника. - 1967.- Том 12, №5, с. 17

[22] Авторское свидетельство SU 1020984 A1. Селектор импульсно-кодовых сигналов с дискретной автоматической регулировкой усиления/ Чабдаров Ш. М., Сафиуллин Н. З. ; заявитель «Казанский ордена трудового красного знамени авиационный институт им.А. Н. Туполева». - № 3365858, заявл.

10.12.1981, опубл.: 30.05.1983.

[23] Сосулин Ю.Г. Некоторые вопросы обнаружения и фильтрации сигналов на фоне помех марковского типа/ Ю.Г. Сосулин // Радиотехника и электроника. - 1968. - Т. XIII.

[24] Репин В. Г. Адаптация систем приема и обработки информации и теория статистических решений/ В. Г.Репин, Г. П.Тартаковский // Автоматика и телемеханика. - 1968.- №3, с. 71-84.

[25] Тихонов В. И. Выбросы случайных процессов. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1970. - 392 с.

[26] Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. - М.: Радио и связь, 1982. -624 с.

[27] Тихонов В. И. Статистическая радиотехника. - М.:Рипол Классик , 2013. -684с.

[28] Варакин Л. Е. Теория сложных сигналов.- М.: Советское радио, 1970. - 684с.

[29] Харкевич А. А. Спектры и анализ. - М.: Гостехтеориздат,1957. - 236с.

[30] Татаринов, В. Н. Спектры и анализ: Учебное пособие [Электронный ресурс] / Татаринов В. Н., Татаринов С. В. — Томск: ТУСУР, 2012. — 323 с.

[31] Ширман Я. Д. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех./ Шириман Я.Д., Манжос В.Н. - М.: Радио и связь, 1981. -416с.

[32] Чабдаров Ш.М. Посткорреляционные вероятностные модели в задаче разрешения сигналов современных инфокоммуникационных систем / А. Ф. Надеев, А.Ф. Надеев, Р.Р. Файзуллин // Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2014. - №2. - С.49-53

[33] Савватеев Ю. И. Оптимальный прием дискретных сигналов на фоне аналогичных помех и флуктуационных шумов/ Ю. И. Савватеев // Радиотехника. 2011. №12. - С.81-86

[34] Kac M., Slepian D. Large excursions of Gaussian processes // Ann. Math. Stat.

1959. Vol. 30, No. 4, pp. 1215-1228.

[35] Ильин А.Г. К теории квазигармонических колебаний в радиотехнике/ А.Г. Ильин, Ильин Г.И., Баина В. С. // Вестник Казанского государственного

технического университета им. А.Н. Туполева. 2012. No. 4-1, С. 136-142.

[36] Бурнашев М. В. О минимаксном обнаружении гауссовских стохастических последовательностей с неточно известными средними и ковариационными матрицами / М. В .Бурнашев // Проблемы передачи информации. 2022. Т. 58, №. 3, pp. 70-84.

[37] Лабутин В. К. Колебательный контур, перестраиваемый нелинейной емкостью. - М.: Энергия. 1964. - 94с.

[38] Гуткин Л. С. Радиоприемные устройства: Учебное пособие для вузов/ Л. С.Гуткин, В. Л.Лебедев, В. И. Сифоров - М.: Советское радио.1961. - 703с.

[39] Liang Z. A., Gai J., Chen X., Ma T., Liu Q. Method for Threshold Setting and False Alarm Probability Evaluation for Radar Detectors. Signal Processing. Vol.207, 2023.

[40] Messersmith J. J. The effect of narrow-band noise maskers on increment detection / J. J.Messersmith, H.Patra, W.Jesteadt // J. Acoust. Soc. Am., 128(5), 2010, pp. 2973-2987.

[41] Messersmith, J. J. Effect of narrowband noise maskers on increment detection / J. J.Messersmith, H. Patra, , & W.Jesteadt, // The Journal of the Acoustical Society of America, 125(4), 2009, pp. 2524-2524.

[42] Мартыненко С. С. Имитационное моделирование работы адаптивного обнаружителя импульсных сигналов из флюктуирующей амплитуды, принимаемых на фоне негауссовых помех/ Мартыненко С. С., Кравченко А. О., Шмыг В. С. // Присвячуеться пам'ят професора Юрiя Петровича Кунченка. 2017. - С. 224.

[43] Парфенов В. И., Голованов Д. Ю. Обнаружение дискретных разреженных сигналов с частотой дискретизации, не превышающей частоту Найквиста //Журнал радиоэлектроники. - 2017. - №. 6. - С. 9-9

[44] Woodbridge, Yonatan, Gal Elidan, and Ami Wiesel. "Signal detection in complex structured para normal noise. «IEEE Transactions on Signal Processing» 65.9 (2017): 2306-2316.

[45] Евстафиев А.Ф. Двухканальный обнаружитель импульсного радиосигнала на фоне мешающего радиоимпульса и белого шума / А. Ф. Евстафиев, Ф. А.

Евстафиев //Математические методы в технике и технологиях-ММТТ. -2017. - Т. 1. - С. 84-87.

[46] Аникушкин Д. В. Обнаружение слабого оптического сигнала / Д. В. Аникушкин, К. С. Тякало //Экология и защита окружающей среды. - 2018. -С. 85-86.

[47] Паничев В. В. Алгоритм обнаружения оптических импульсных сигналов в условиях фоновых излучений/ В. В. Паничев, Н. А. Соловьев, А. М. Семенов //Научно-технический вестник Поволжья. - 2018. - №. 5. - С. 129132.

[48] Паничев В. В. Алгоритм накопления оптических импульсных сигналов в условиях фоновых излучений / В. В. Паничев, Н. А. Соловьев, А. М. Семенов //Научно-технический вестник Поволжья. - 2019. - №. 4. - С. 86-89.

[49] Ишкаев И.Р. Влияние величины защитных интервалов в задачах обнаружения импульсных сигналов большой длительности на фоне шумов/ И. Р. Ишкаев, А. А. Белов, С. В. Завьялов, С. В.Волвенко //DSPA: Вопросы применения цифровой обработки сигналов. - 2018. - Т. 8. - №. 3. - С. 20-24.

[50] Artyushenko V. M. , Volovach V. I. Quasi-optimal demodulation of the mixture narrow-band signal and additive non-Gaussian noise with band-limited spectrum.// Journal of radioelectronics. - 2019. - №4

[51] Prokopenko I. Synthesis of signal detection algorithms under conditions of aprioristic uncertainty/ I. Prokopenko, I. Omelchuk, M. Maloyed //2020 IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW). - IEEE, 2020. - С. 418-423.

[52] Бурнашев М. В. О минимаксном обнаружении гауссовских стохастических последовательностей и гауссовских стационарных сигналов/ М.В. Бурнашев //Проблемы передачи информации. - 2021. - Т. 57. - №. 3. - С. 55-72.

[53] Трифонов П. А. Методика оценки степени влияния гауссовских узкополосных помех на эффективность обнаружения сверхширокополосных сигналов с неизвестными моментами появления и исчезновения при наличии гауссовского белого шума / П. А.Трифонов, Т. Т. Доан //Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Физика. Математика. - 2021. - №. 2. - С. 32-41.

[54] Попов Д. И. Адаптивное обнаружение сигналов на фоне пассивных помех/ Д. И. Попов //Вюник Нащонального техшчного унiверситету Украши Кшвський полiтехнiчний шститут. Серiя: Радiотехнiка. Радiоапаратобудування. - 2017. - №. 70. - С. 5-10.

[55] Duan F., Chapeau-Blondeau F., Abbott D. Non-Gaussian noise benefits for coherent detection of narrowband weak signal //Physics Letters A. - 2014. - Т. 378. - №. 26-27. - С. 1820-1824.

[56] Ильин А. Г. Повышение помехоустойчивости приемных устройств на основе

амплитудно-фазового и аплитудно-частотного преобразования смеси сигнала и шума. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Казань, КГТУ им. А.Н. Туполева, 2005. 195с.

[57] Ильин, А.Г. Повышение помехоустойчивости и пропускной способности радиотехнических и оптоэлектронных систем на базе амплитудно-фазового преобразования сигнала и шумов: монография/ А.Г. Ильин. - Казань: Изд. КГТУ им. А.Н. Туполева, 2005. - 192 с

[58] Афанасьев В. В. Нелинейные функционально-режекторные фильтры узкополосных помех/ В. В. Афанасьев, Э. Р. Марданшин //Нелинейный мир. - 2017. - Т. 15. - №. 1. - С. 3-7.

[59] Rodríguez N. А . Design and implementation of a secure standalone 433MHz RF IoT gateway. BS thesis. Universitat Politécnica de Catalunya. 2023.

[60] Aust S., Prasad R. V., Niemegeers I. G. M. M. IEEE 802.11 ah: Advantages in

standards and further challenges for sub 1 GHz Wi-Fi //2012 IEEE international conference on communications (ICC). - IEEE, 2012. - pp. 6885-6889.

[61] Howitt, I., and G. Jore. "Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)." Wireless Communications and Networking. 2011.

[62] Слюсар В.И. Метод неортогональной дискретной частотной модуляции сигналов для узкополосных каналов связи/ В.И. Слюсар, В.Г. Смоляр // Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. - 2004. - Т. 47, № 4. - С. 53-59.

[63] Слюсар В. И. Неортогональное частотное мультиплексирование (N-OFDM) сигналов. Часть 1./ В. И. Слюсар //Технологии и средства связи. - 2013. - No 5. - C. 61- 65.

[64] Слюсар В. И. Неортогональное частотное мультиплексирование (N-OFDM) сигналов. Часть 2./ В. И . Слюсар //Технологии и средства связи. - 2013. - No 6. - C. 60 - 65.

[65] Chang R. W. Synthesis of band- limited orthogonal signals for multichannel data transmission / R. W. Chang //Bell system technical journal. - 1966. - Т. 45. - №. 10. - С. 1775-1796.

[66] Giacoumidis EExperimental and theoretical investigations of intensity-modulation and direct-detection optical fast-OFDM over MMF-links/ E. Giacoumidis, S.K. Ibrahim, J.Zhao, J.M.Tang, A.D. Ellis, I.Tomkos //IEEE Photonics Technology Letters. - 2011. - Т. 24. - №. 1. - С. 52-54.

[67] Ильин А. Г. , Хафаджа А. С. Моделирование прохождения смеси узкополосных шумов и полезного сигнала через фазовый детектор / А. Г. Ильин, А. С Хафаджа // Перспективы и технологии развития в области технических наук . 2017, с . 24-26.

[68] Зернов Н. , Карпов В. Теория радиотехнических цепей. -М.:Рипол Классик. 2013. 890с.

[69] Ильин А. Г. О структуре узкополосных шумов/ А. Г. Ильин, В. С.Юнусова // Радиолокация, навигация, связь. 2019, с . 263-269.

[70] Давенпорт В. Б, Рут В. Л. Введение в теорию случайных сигналов и шумов.-М.: Рипол Классик. 2014. 469с.

[71] Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. -М.:Советское радио, 1966. 677 с.

[72] Палшков В.В. Радиоприемные устройства.// Учебное пособие./ -М.:Радио и связь, 1984. 392 с.

[73] Колосовский Е. А.Устройства приема и обработки сигналов. - М.: Науч. тех. изд-во «Горячая линия-Телеком» 2012. 456с.

[74] Артюшенко В. М. Статистические характеристики смеси сигнала и аддитивно-мультипликативных помех с негауссовским характером распределения / В. М.Артюшенко, В. И. Воловач //Радиотехника. - 2017. -№. 1. - С. 95-102.

[75] Зайцев А. Н. Определение вероятностных характеристик помехи и ее смеси с

сигналом по экспериментальным данным / А. Н. Зайцев, В. Д. Рубцов, В. И. Троицкий //Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. - 2012. - №. 180. - С. 138-143.

[76] Голубев В. Н., Зимогляд В. Г. Оценка помехозащищенности главного тракта радиоприемника на основе использования функции распределения вероятностей уровней одиночных помех / В. Н.Голубев, В. Г. Зимогляд //Радиотехника. - 1986. - №. 10. - С. 2205-2208.

[77] Мухопадов А. А . Исследование характеристик помехозащищенности оснод в условиях воздействия преднамеренных помех / А. А.Мухопадов, А. Н. Пуговкин, А. В. Лихачев //Теория и техника радиосвязи. - 2018. - №. 4. - С. 67-74.

[78] Артюшенко В. М. Конструирование двухмерных коррелированных моделей аддитивных и мультипликативных негауссовских помех / В. М. Артюшенко, К. Л Самаров //Электротехнические и информационные комплексы и системы. - 2013. - Т. 9. - №. 4. - С. 83-93.

[79] Чернояров О. В. Оценка времени прихода узкополосного случайного импульса произвольной формы / О. В. Чернояров //Радиотехника. - 2009. -№. 12. - С. 12-18.

[80] Маркин Д. Н. Результаты практических исследований соотношений между спектрами сигнала, его огибающей, косинуса фазы и мгновенной частоты. / Д. Н. Маркин, В. К Уваров // ГО: 18092462 . ГРНТИ: 47.05.11; 473.05.11.03.13 2007. 32 с

[81] Артюшенко В. М. Статистические характеристики сигнала при наличии модулирующей помехи / В. М.Артюшенко, В. И .Воловач //Автометрия. -2021. - Т. 57. - №. 2. - С. 49-61.

[82] Рубцов В. Д., Сенявский А. Л. О распределении огибающей и фазы смеси сигнала и негауссовой помехи \ В. Д.Рубцов, А. Л. Сенявский //Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиации. - 2015. - №. 220 (10). - С. 119-124.

[83] Быстров Н. Е. Характеристики сигналов с квазинепрерывным энергетическим

спектром / Н. Е. Быстров, С. Д Чеботарев //Вестник Новгородского

государственного университета им. Ярослава Мудрого. - 2012. - №. 68. - С. 27-31.

[84] Блатов В. В. Оптимальные частоты методы обнаружения сигналов. // Радиотехника и электроника. - 1987. - Т. 32. - № 1-3. - С. 83.

[85] Пат. RU 2 525 302 Российская Федерация. Способ автоматического обнаружения узкополосных сигналов (варианты)./ Букарева А. П.; опубл. 10.08.2014, Бюл. №22. - 11с.

[86] Блатов В. В. Плотность вероятности логарифмической производной огибающей суммы сигнала и узкополосного шума/ В. В. Блатов // Радиотехника и электроника./ 2006. - №. 6. - С. 18-20.

[87] Ромашов В. В. Моделирование шумовых характеристик генераторов сигналов радиолокационных систем / В. В.Ромашов, И. Д. Грошков //Методы и устройства передачи и обработки информации. - 2021. - №. 22. -С. 10-14.

[88] Данилов В. А. Вероятностное моделирование стационарных случайных процессов с применением квазидетерминированного гармонического колебания/ В. А. Данилов //Радиотехника и электроника. - 1992. - Т. 37. -№. 2. - С. 270-277.

[89] Шевгунов Т. Я. Основные характеристики циклостационарного описания случайных процессов на примере последовательности импульсов со случайными амплитудами/ Т. Я. Шевгунов //Радиотехнические и телекоммуникационные системы. - 2019. - №. 2 (34). - С. 30-40.

[90] Slepian D. Some comments on the detection of Gaussian signals in Gaussian noise / D. Slepian //IRE Transactions on Information Theory. - 1958. - Т. 4. - №. 2. -С. 65-68.

[91] Данилаев Д. П., Ильин Г. И. Динамический диапазон и точность систем передачи информации // Учебное пособие. / Казань: КНИТУ-КАИ, 2021. -. ISBN 978-5-7579-2520-2. 240 с

[92] Шестакова Т. Передача цифровых данных по ограниченному по полосе каналу связи/ Т Шестакова., Г. Сорокин //Conferinja Tehni с o-§ti inf с ä a Col aboratorilor, Do ctoranzilor § i Studenjilor. - 2017. - С. 342-349.

[93] Хафаджа А. С. Различные характеристики узкополосного шума при прохождении через разные типы фильтров / А. С. Хафаджа // IX международная научно-практическая конференция «Вопросы современных технических наук: свежий взгляд и новые решениия» - г. Екатеринбург, 2022. 7с

[94] Ильин А. Г. Прохождение смеси радиоимпульса и узкополосного шума через фазовый преобразователь на базе фазового детектора / А. Г. Ильин, Х. А. Салах //Электроника, фотоника и киберфизические системы. - 2022. - Т. 2. - №. 2. - С. 36-42.

[95] Хафаджа А. С. исследование прохождение слабого цифрового сигнала через двухканальный приемник / А. С. Хафаджа //XXV Туполевские чтения (школа молодых ученых). - 2021. - С. 304-307.

[96] Хафаджа А. С. моделирование узкополосных шумов на выходе фазового детектора / А. С.Хафаджа, А. Г. Ильин //XXV туполевские чтения (школа молодых ученых). - 2021. - С. 307-311.

[97] Shakir W. M. R. Errors rate analysis of the hybrid FSO/RF systems over foggy-weather fading-induced channel / W. M. R.Shakir, A. S Mahdi //2019 4th Scientific International Conference Najaf (SICN). - IEEE, 2019. - С. 156-160.

[98] Ilyin A. G . Modeling the Narrowband and Wideband Noise at the Output of Nonlinear Converters/ A. G. Ilyin, A. S. Khafaga, V.Yunusova //2021 Systems of Signals Generating and Processing in the Field of on Board Communications. -IEEE, 2021. - С. 1-4.

[99] Ильин А.Г. Исследование прохождения смеси радиоимпульса и узкополосного шума через фазовый детектор/ А.Г. Ильин А.Г., А.С. Хафаджа А.С. // Труды МАИ./ vol. № 121, no. DOI: 10.34759/trd-2021-121-16, p. 16, 2021. 25 с

[100] Khafaga A. S. Increasing noise immunity of the receiving device at reception of digital signal due to use of additional channel with phase converter./ A. S. Khafaga // T-COMM Учредители ООО" Издательский дом Медиа паблишер"./, 2022. - [DOI: 10.36724/2072-8735-2022-16-44-50]. Т. 16. - №. 2. - С. 65-70.

[101] Венскаускас К. К. Импульсные помехи и их воздействие на системы радиосвязи (обзор) / К. К.Венскаускас, Л. М. Малахов //Зарубежная радиоэлектроника. - 1978. - №. 1. - С. 95.

[102] Япенин П. И. Радиотехнические системы передачи информации.// Радио и связь. 1984. сб5 2

[103] Малышев И. И. Субоптимальная обработка сложных сигналов при действии гауссовского шума и сосредоточенных по спектру помех \ И. И. Малышев, В. М.Зинчук, В. И. Шестопалов //ИИ Малышев, ВМ Зинчук, ВИ Шестопалов и др. Вопросы радиоэлектроники. Серия ТРС. - 1973. - С. 14-24.

[104] Борисов В. И. Помехоустойчивость систем радиосвязи с расширением спектра / В.И .Борисов, В.М .Зинчук, А.Е.Лимарев, Н.П.Мухин , В.И.Шестопалов //Теория и техника радиосвязи. - 1993. - №. 1. - С. 3-38.

[105] Podder P., Hasan M., Islam M., Sayeed M. Design and implementation of Butterworth, Chebyshev-I and elliptic filter for speech signal analysis.// arXiv Prepr. arXiv2002.03130, 2020.

[106] Yadav S . A novel approach for optimal design of digital FIR filter using grasshopper optimization algorithm / S .Yadav //ISA transactions. - 2021. - Т. 108. - С. 196-206.

[107] Singh S. Matlab based Digital IIR filter design / S. Singh, U. Sharma //International Journal of Electronics and Computer Science Engineering. - 2012. - Т. 1. - №. 01. - С. 1956- 2277.

[108] Khafaga A. S. M. Performance Analysis and Comparison of narrowband noise passing through filter types (Elliptic) and (Butterworth)/ A. S. M. Khafaga //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2021. - Т. 1973. - №. 1. - С. 012009.

[109] Ilyin A. G. The effect of increasing the bandwidth of a two-channel receiver on noise-immunity/ A. G.Ilyin, K. A. S. Mahdi //T-Comm-Телекоммуникации и Транспорт. - 2022. - Т. 16. - №. 1. - С. 44-50.

[110] Макаров С. Б. Энергетические спектры случайных последовательностей сигналов с плавным изменением огибающей и фазы. / С. Б. Макаров // Радиотехника и электроника./ vol. Вып. 4., p. С. 793—800., 1990.

[111] Хафаджа А. С. Исследование влияния начальной фазовой задержки в двухканальном приемнике / А. С. Хафаджа //Лучшая студенческая статья 2022. - 2022. - С. 82-86.

[112] Хафаджа А. С. Различные характеристики узкополосного шума при прохождении через разные типы фильтров./ А. С. Хафаджа // Ix международная научно-практическая конференция «вопросы современных технических наук: свежий взгляд и новые решениия». / г. Екатерин, 2022. 9 с

[113] Копцев А.А. Распределение фазы смеси сигнала и помехи/ А.А.Копцев, В.Д .Рубцов // Радиотехника и электроника./ Вып. 8., p. С. 1774—1776., 1989.

[114] Пестряков В. Б.Фазовые радиотехнические системы. // 1968.

[115] Ботов М. И. , Вяхирев В. А.Основы теории радиолокационных систем и комплексов. // 2013. 530с

[116] Чердынцев В. А.Приём сигналов на фоне помех. // Минск./ 1998. 148с

[117] Федосеева Е. ВМетрологические вопросы СВЧ радиометрических измерений в условиях действия внешних помех / Е. В. Федосеева, Г. Г . Щукин.//Радиофизические методы в дистанционном зондировании сред. -2016. - С. 7-15.

[118] Ильин А.Г., ХАфаджа А. С. исследование прохождения смеси радиоимпульса и узкополосного шума через фазовый детектор / А.Г.Ильин, А. С. ХАфаджа // Учредители: Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)./ DOI: 10.34759/trd-2021-121-16. С. 36-42.

[119] Дергачев Ю.А. Нелинейное преобразование суммы сигналов и гауссовского шума. \ Ю.А. Дергачев // Радиотехника и электроника./ vol. Вып. 7., p. С. 1391—1397., 1989.

[120] Дергачев Ю. А., Тузов Г. И. Нелинейное преобразование с Моделирование шумовых характеристик генераторов сигналов радиолокационных систем.// Радиотехника и электроника./ 1989, No. 7.

[121] Калинин В. И. Статистический анализ шумовой системы радиосвязи с двухканальным корреляционным приемником / В. И. Калинин //Журнал радиоэлектроники. - 2018. - №. 9. - С. 1-1.

[122] Khafaga A. S. Implementation of a non-linear transceiver algorithm based on FPGA technology/ A. S. Khafaga, A. M.Alfadhel, O.J Al-qadhi // III International Conference on Metrological Support of Innovative Technologies (ICMSIT-III-2022) Petersburg | Krasnoyarsk, Russia (March 3-6, 2022). 20 с

[123] Understanding FCC Narrowbanding Requirements: U.S. Dept. of Justice, Office of Justice Programms, National Institute ofjustice, 2007.

[124] Kilbourne B. Before the Federal Communications Commission Washington, DC 20554.// 2017.

[125] Khafaga A. S. Improving and processing of weak digital pulse signals using a narrow-band noise structure / A. S. Khafaga, A. G. Ilyin // Труды МАИ 2022./ No. 127 DOI: 10.34759/trd-2022-127-09. 26 с

[126] Шокин Ю. И. Особенности передачи и обработки информации в сверхскоростных волоконно-оптических линиях связи/ Ю. И. Шокин, А. С.Скидин, М. П. Федорук //Информационно-управляющие системы. - 2013. - №. 2 (63). - С. 54-59.

[127] Зотов К. Н. Применение генераторов белого шума для создания защищенного канала радиосвязи УКВ-диапазона / К. Н.Зотов, Р. Р. Жданов //Инфокоммуникационные технологии. - 2019. - Т. 17. - №. 4. - С. 412-419.

[128] Slade G. W. The fast fourier transform in hardware: A tutorial based on an FPGA implementation/ G. W . Slade //Mar. - 2013. - Т. 21. - С. 1-26.

[129] Manjunatha K. N. Design and FPGA implementation of power efficient turbo decoder for 4G LTE standards / K. N.Manjunatha, V. A. Meshram //International Journal of Applied Engineering Research. - 2017. - Т. 12. - №. 21. - С. 1092110925.

[130] Vardhan T. V. Implementation of turbo codes using Verilog-HDL and estimation of its error correction capability/ T. V Vardhan //2015 IEEE Asia Pacific Conference on Postgraduate Research in Microelectronics and Electronics (PrimeAsia). - IEEE, 2015. - С. 75-79.

[131] Лабутин В. К. Колебательный контур, перестраиваемый нелинейной емкостью. // М.-Л.: Энергия./ 1964.

[132] Потапов А. А. Методы фрактальной обработки слабых сигналов и

малоконтрастных изображений / А. А. Потапов, В. А. Герман //Автометрия. - 2006. - Т. 42. - №. 5. - С. 3-25.

[133] Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники Книга первая. М. Изд-во //Советское радио/ 1969 г. т. 20 000 экз., ц. 2 р. 53 к. 752 с

[134] Tuset P. P. Contributions to the development of active RFID systems at the 433 MHz band.// 2015.

[135] Найденова Л. С. Исследование динамических характеристик летательного аппарата с автоматической системой управления / Л. С. Найденова //ISBN 978Y5Y6041283Y2Y9. - 2018. - С. 256.

[136] Денисов А. В. Разработка рекомендательной системы расчета параметров беспроводной сети сенсорных комплексов/ А. В. Денисов //Моделирование, оптимизация и информационные технологии. - 2019. - Т. 7. - №. 4. - С. 27.

[137] Hasan, M. (n.d.). State of IoT 2022. Retrieved September 24, 2022, from https://iot-analytics.com/number-connected-iot-devices/.

[138] Tuset-Peiro .P . Demonstrating low-power distributed queuing for active RFID communications at 433 MHz/ Tuset-Peiro .P //2014 IEEE Conference on Computer Communications Workshops (INFOCOM WKSHPS). - IEEE, 2014. -С. 157-158.

[139] Пушкарев О. Использование диапазонов 433 и 868 МГц в системах промышленной телеметрии / Пушкарев О. //Электронные компоненты. -2012. - №. 2. - С. 42.

НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

№ 2797648

Способ повышения помехоустойчивости способности двухканального приемного устройства с дополнительным каналом на основе фазового детектора

Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ" (ЯС/)

Авторы: Ильин Александр Германович (ЯП), Хафаджа Али Силах (Я и)

Заявка № 2022131057

Приоритет изобретения 29 ноября 2022 г. Дата государственной регистрации в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 07 июня 2023 г. Срок действия исключительного права на изобретение истекает 29 ноября 2042 Г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

__ /I/"

ДОКУМЕНТ ПОДПИСАНЭНИПЧЮНИОЙ ПОДПИСЬЮ Сертифи««! *2%&>«еЗа53Х64Ьа*96(83Ь73Ь4аа7 Владе: ц ЗубовЮрий Сергеевич

Дейсгмгем» с по 02 ОаДО«

Ю.С. Зубов

ГООТШЙОТАЖ ФВДШРАЩШШ

Таблица 1 рис 2.4

X П1 0.001 П2 0.002 П3 0.003 П4 0.004 П5 0.005

2 0 0 0 0 0

1.666667 0.015076 0 0 0 0

1.428571 0.039228 0.021395 0.002834 0 0

1.25 0.078778 0.030173 0.01664 0.008227 0.002363

1.111111 0.109566 0.058079 0.0308 0.019204 0.012705

1 0.135611 0.08332 0.050683 0.033726 0.021853

0.909091 0.167042 0.103778 0.073674 0.049678 0.036588

0.833333 0.198754 0.127693 0.08951 0.068248 0.050402

0.666667 0.40836 0.249759 0.167203 0.123593 0.102894

0.588235 0.708199 0.424437 0.288947 0.213424 0.162259

0.5 0.985531 0.891077 0.694534 0.520096 0.407154

0.454545 0.994775 0.978296 0.938907 0.846865 0.702572

0.4 1 0.995177 0.991961 0.980305 0.961817

0.37037 1 1 0.995981 0.994775 0.988344

0.333333 1 1 1 1 0.999196

0.3125 1 1 1 1 1

Таблица 2 рис 3.14

X 1 канал с АД Теоретический 2 канал с АД+АФП

-8 0.350 0.2967 0.2

-7 0.32 0.2637 0.17

-6 0.30 0.2392 0.15

-5 0.27 0.2132 0.12

-4 0.24 0.1861 0.10

-3 0.21 0.1583 0.08

-2 0.19 0.1306 0.06

-1 0.16 0.1037 0.045

0 0.13 0.0786 0.03

1 0.090 0.0562 0.02

2 0.06 0.0375 0.013

3 0.040 0.0228 0.007

4 0.020 0.0125 0.004

5 0.010 0.0059 0.0015

6 0.0049 0.0023 0.0006

7 0.0015 7.72Е-04 1.90Е-04

8 3.70Е-04 1.90Е-04 3.50Е-05

9 6.62Е-05 3.36Е-05 6.00Е-06

10 7.68Е-06 3.80Е-06 0.80Е-06

11 3.9Е-07 2.60Е-07 0.80Е-07

12 1.5Е-8 9.00Е-09 7.50Е-09

Таблица 3 рис 3.17

X 1 канал с АД Теоретический 2 канал с АД+АФП Ф=0 2 канал с АД+АФП Ф=1 2 канал с АД+АФП ф=2.5

-8 0.350 0.2967 0.2 0.25 0.28

-7 0.32 0.2637 0.17 0.2 0.23

-6 0.30 0.2392 0.15 0.175 0.21

-5 0.27 0.2132 0.12 0.140 0.17

-4 0.24 0.1861 0.10 0.125 0.15

-3 0.21 0.1583 0.08 0.095 0.12

-2 0.19 0.1306 0.06 0.08 0.1

-1 0.16 0.1037 0.045 0.06 0.075

0 0.13 0.0786 0.03 0.04 0.055

1 0.090 0.0562 0.02 0.03 0.035

2 0.06 0.0375 0.013 0.02 0.025

3 0.040 0.0228 0.007 0.011 0.015

4 0.020 0.0125 0.004 0.006 0.009555

5 0.010 0.0059 0.0015 0.0025 0.004155

6 0.0049 0.0023 0.0006 0.0011 0.0015

7 0.0015 7.72Е-04 1.90Е-04 2.59Е-04 5.19Е-04

8 3.70Е- 1.90Е-04 3.50Е-05 5.85Е-05 9.85Е-05

04

9 6.62Е-05 3.36Е-05 6.00Е-06 9.00Е-06 1.50Е-05

10 7.68Е- 3.80Е-06 0.80Е-06 0.99Е-06 2.0Е-06

06

11 3.9Е-07 2.60Е-07 0.80Е-07 1.00Е-07 2.00Е-07

12 1.5Е-8 9.00Е-09 7.50Е-09 8.00Е-09 9.50Е-09

Таблица 4 рис 4.3

X Узкополосный 1 канал с АД Теоретический широкополосный 1 канал с АД

-8 0.350 0.2967 0.75

-7 0.32 0.2637 0.685

-6 0.30 0.2392 0.575

-5 0.27 0.2132 0.525

-4 0.24 0.1861 0.445

-3 0.21 0.1583 0.425

-2 0.19 0.1306 0.45

-1 0.16 0.1037 0.365

0 0.13 0.0786 0.3255

1 0.090 0.0562 0.2855

2 0.06 0.0375 0.2455

3 0.040 0.0228 0.2055

4 0.020 0.0125 0.1455

5 0.010 0.0059 0.0755

6 0.0049 0.0023 0.0455

7 0.0015 7.72Е-04 0.01255

8 3.70Е-04 1.90Е-04 0.00356

9 6.62Е-05 3.36Е-05 6.2Е-04

10 7.68Е-06 3.80Е-06 5.1Е-05

11 3.9Е-07 2.60Е-07 2.5Е-06

12 1.5Е-8 9.00Е-09 2.5Е-8

Таблица 5 рис 4.8

X т0.03 т 0.04 т 0.06 т 0.08 т 0.1

1 0.1 0.2 0.4 0.6 0.7

2 0.02 0.11 0.25 0.43 0.55

3 0 0.05 0.15 0.3 0.43

4 0 0 0.05 0.2 0.3

5 0 0 0 0.1 0.2

6 0 0 0 0.05 0.1

Таблица 6 рис 4.14

X Рпо 2 канал Рпо1 канал

-8 0.8 0.7033

-7 0.83 0.7363

-6 0.85 0.7608

-5 0.88 0.7868

-4 0.9 0.8139

-3 0.92 0.8417

-2 0.94 0.8694

-1 0.955 0.8963

0 0.97 0.9214

1 0.98 0.9438

2 0.987 0.9625

3 0.993 0.9772

4 0.996 0.9875

5 0.9985 0.9941

6 0.9994 0.9977

7 0.99981 0.999228

8 0.999965 0.99981

9 0.999994 0.9999664

10 0.9999992 0.9999962

Таблица 7 рис 4.21

X Узкополос ный 1 канал с АД Теоретическ ий Узкополосн ый 2 канал с АД+АФП широкополосн ый 2 канал с АД+АФП широкоп олосный 1 канал с АД

-8 0.350 0.2967 0.2 0.7 0.75

-7 0.32 0.2637 0.17 0.68 0.685

-6 0.30 0.2392 0.15 0.57 0.575

-5 0.27 0.2132 0.12 0.52 0.525

-4 0.24 0.1861 0.10 0.44 0.445

-3 0.21 0.1583 0.08 0.42 0.425

-2 0.19 0.1306 0.06 0.4 0.45

-1 0.16 0.1037 0.045 0.36 0.365

0 0.13 0.0786 0.03 0.32 0.3255

1 0.090 0.0562 0.02 0.28 0.2855

2 0.06 0.0375 0.013 0.24 0.2455

3 0.040 0.0228 0.007 0.2 0.2055

4 0.020 0.0125 0.004 0.14 0.1455

5 0.010 0.0059 0.0015 0.07 0.0755

6 0.0049 0.0023 0.0006 0.04 0.0455

7 0.0015 7.72Е-04 1.90Е-04 0.012 0.01255

8 3.70Е-04 1.90Е-04 3.50Е-05 0.003 0.00356

9 6.62Е-05 3.36Е-05 6.00Е-06 5.5Е-04 6.2Е-04

10 7.68Е-06 3.80Е-06 0.80Е-06 4.68Е-05 5.1Е-05

11 3.9Е-07 2.60Е-07 0.80Е-07 1.5Е-06 2.5Е-06

12 1.5Е-8 9.00Е-09 7.50Е-09 2.5Е-8 2.5Е-8