ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2023. №6
Оглавление выпуска

УДК: 621. 396 : 521. 19

ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ СТАТИСТИЧЕСКОЙ МОДУЛЯЦИИ

Ю.М. Вешкурцев

Институт радиоэлектроники, сервиса и диагностики

644077, г. Омск, проспект Мира, 57

Статья поступила в редакцию 21 февраля 2023 г.

Аннотация. С использованием новых знаний и моделей известных сигналов с амплитудной манипуляцией (ASK – Amplitude Shift Keying) строится статистическая теория проектирования перспективных модемов. Целью данной работы является изложение основ статистической теории с использованием элементов теории вероятности и математической статистики. В основу статистической теории положена характеристическая функция Ляпунова стохастического сигнала, который в статистической радиотехнике называют квазидетерминированным колебанием. Предложено рассматривать характеристическую функцию Ляпунова квазидетерминированного сигнала c ASK, которая одновременно с амплитудой колебания модулирована телеграфным сообщением. С учетом модуляции характеристической функции Ляпунова принято решение исследовать далее сигнал ASK с позиций так называемой статистической модуляции (SSK – Statistical Shift Keying), поскольку достоинства нового метода модуляции по прогнозу значительно повысят показатели предлагаемого модема, построенного на базе структуры модема ASK. В модеме ASK исключен старый демодулятор и установлен запатентованный демодулятор для приема сигналов SSK с использованием оценок реальной и мнимой частей характеристической функции Ляпунова. Сделан анализ энергетических показателей и помехоустойчивости нового модема. В результате применения впервые свойств характеристической функции Ляпунова повышена на десять порядков помехоустойчивость цифровой системы с амплитудной манипуляцией путем включения в её состав перспективного модема и получен при этом энергетический выигрыш 10 дБ по сравнению с QPSK или 13 дБ по сравнению с ASK.

Ключевые слова: амплитудная манипуляция, характеристическая функция Ляпунова, статистическая модуляция, демодулятор, модем, помехоустойчивость, отношение сигнал/шум.

Автор для переписки: Вешкурцев Юрий Михайлович, vym1940@mail.ru

Литература

1. Вешкурцев Ю.М. Обобщение теории нового метода модуляции и демодуляции случайного сигнала. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2022. №12. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.12.8

2. Журавлев В.И., Руднев А.Н. Цифровая фазовая модуляция. Москва, Радиотехника. 2012. 208 с.

3. Петрович Н.Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. Москва, Советское радио.1965. 263 с.

4. Берштейн И.Л. Флуктуации амплитуды и фазы лампового генератора. Известия АН СССР. Сер. Физическая. 1950. №2. С.146-173.

5. Беккиев А.Ю., Борисов В.И. Оценка помехозащищенности каналов радиосвязи в условиях действия помех от средств радиоэлектронной борьбы. Радиотехника и электроника. 2019. Т.64. №9. С.891-901.

6. Бучинский Д.И., Вознюк В.В., Фомин А.В. Исследование приемника сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией к воздействию помех с различной структурой. Труды Военно-космической академии им. А.Ф. Можайского. 2019. №671. С.120-127.

7. Волхонская Е.В., Коротей Е.В., Власова К.В., Рушко М.В. Модельное исследование помехоустойчивости приема радиосигналов с QPSK, BPSK, 8PSK и DBPSK. Известия КГТУ. 2017. №46. С.165-174.

8. Абед А.Х., Жуков В.М. Анализ помехоустойчивости радиостанции при воздействии организованных помех. Вестник Тамбовского государственного технического университета. 2016. Т.22. №1. С.53-57.

9. 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. Т.65. №8. С.804-808.

10. Паршин В.С. Распознавание случайных сигналов при использовании в качестве признаков выборочных характеристических функций. Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С.29-34.

11. Костюков В.Н., Науменко А.П., Кудрявцева И.С. Оценка модуля характеристической функции виброакустического сигнала при заданном параметре для предельных состояний объекта диагностирования. Динамика систем, механизмов и машин. 2017. Т.5. №4. С.239-244.

12. Компанеец О.Е. Аппроксимация вероятностных характеристик случайных процессов в рамках метода характеристической функции. В сб.: Наука, Технологии, Инновации. 2016. С.34-36.

13. Парфенов В.И. Исследование системы передачи информации, основанной на манипуляции коэффициентом эксцесса стохастического процесса. ХIII Международная научная конференция «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж, ВГУ. 2007. Т.1. С.436-444.

14. Парфенов В.И., Сергеева Е.В. Применение дискриминантной процедуры при синтезе и анализе телекоммуникационной системы, основанной на манипуляции статистическими характеристиками случайного процесса. Вестник Воронежского государственного университета: физика, математика. 2008. №1. С.70-74.

15. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. Москва, Сов. Радио. 1966. 678 с.

16. Вешкурцев Ю.М. Прикладной анализ характеристической функции случайных процессов: монография. Москва, Радио и связь. 2003. 204 с.

17. Патент РФ 2626332. Вешкурцев Ю.М., Вешкурцев Н.Д., Алгазин Е.И. Способ демодуляции сигнала. Дата заявки: 27. 07. 2016. Дата публикации: 26.07.2017. 5 с. URL: https://i.moscow/patents/ru2626332c1_20170726

18. Вешкурцев Ю.М. Основы теории построения модемов нового поколения: монография. Новосибирск, Изд-во ООО «СибАК». 2020. 184 с.

19. Звонарев В.В., Попов А.С. Методика расчета потенциальной помехоустойчивости оптимального когерентного приема многопозиционного фазоманипулированного радиосигнала с белым шумом. Радиотехника. 2019. Т.83. №4. С.79-83.

20. Песков С.Н., Ищенко А.Е. Расчет вероятности ошибки в цифровых каналах связи. Теле – Спутник. 2010. №11. С.70-75.

21. Вешкурцев Ю.М., Вешкурцев Н.Д., Титов Д.А. Фильтрация в пространстве вероятностей аддитивной смеси нецентрированного квазидетерминированного сигнала и шума. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2018. №3. С.18-23.

22. Анищенко В.С., Нейман А.Б., Мосс Ф., Шиманский-Гайер Л. Стохастический резонанс как индуцированный шумом эффект увеличения степени порядка. Успехи физических наук. 1999. Т.169. №1. С.7-38.

23. Вешкурцев Ю.М., Титов Д.А. Исследование модели модема сигналов с новой модуляцией. Теория и техника радиосвязи. 2021. №3. С.23-29.

Для цитирования:

Вешкурцев Ю.М. Введение в теорию статистической модуляции. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2023. №6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.6.1