Эффективность фазового алгоритма адаптивной фильтрации при приеме сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией. Аннотация

ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1689-1719. 2020. № 4
Оглавление выпуска
Текст статьи (pdf)
English page

DOI 10.30898/1684-1719.2020.4.9
УДК 621.391.072

Эффективность фазового алгоритма адаптивной фильтрации при приеме сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией

Г. В. Куликов, До Чунг Тиен

МИРЭА – Российский технологический университет, 119454, г. Москва, просп. Вернадского, 78

Статья поступила в редакцию 3 апреля 2020 г.

Аннотация. Для повышения пропускной способности радиоканалов современных цифровых навигационных, связных и телевизионных систем часто применяют многопозиционную фазовую манипуляцию (М-ФМ). Наличие в радиоканалах нефлуктуационных помех, таких как гармонические, ретранслированные, сканирующие и фазоманипулированные, существенно снижает помехоустойчивость приема дискретной информации, поэтому борьба с ними является важной задачей для каждой радиосистемы. Известным способом борьбы с нефлуктуационными помехами является использование адаптивных нерекурсивных фильтров с регулируемыми весовыми коэффициентами. В работе исследована эффективность применения адаптивного фильтра, использующего информацию о фазовой структуре М-ФМ сигнала. С помощью имитационного моделирования были определены оптимальные параметры фильтра (коэффициент адаптации, длина фильтра) и оценено влияние фильтра на помехоустойчивость квадратурного когерентного приемника сигналов М-ФМ при разных комбинациях помех и их интенсивности. Показано, что фильтр позволяет эффективно бороться с несколькими гармоническими помехами. По мере увеличения количества таких помех эффективность фильтрации снижается. Использование исследуемого адаптивного фильтра является эффективным способом борьбы с узкополосными фазоманипулированными помехами, особенно при их высокой интенсивности. Исследуемый адаптивный фильтр неэффективен для подавления ретрансляционных помех. Эффективность фильтрации сканирующей помехи зависит от соотношения параметров адаптации фильтра и скорости сканирования помехи.
Ключевые слова: многопозиционная фазовая манипуляция, нефлуктуационные помехи, адаптивный фильтр, помехоустойчивость, вероятность битовой ошибки.
Abstract. Signals with multi-position phase shift keying (M-PSK) are often used to increase the radio channel capacity of modern digital navigation, communications and television systems. The presence of non-fluctuation interference in such radio channels, such as harmonic, retranslated, scanning, and interference with phase shift keying, significantly reduces the noise immunity of receiving discrete information, therefore, the fight against them is an important task for each radio system. A known way to combat non-fluctuation interference is the use of adaptive non-recursive filters with adjustable weight coefficients. In the work, the efficiency of using an adaptive filter using information about the phase structure of the M-PSK signal is studied. Using simulation, the optimal filter parameters were determined: adaptation coefficient, filter length, and the efficiency of using this adaptive filter in a quadrature coherent M-PSK signal receiver was evaluated for different combinations of interference and their intensity. In the simulation, the noise immunity of M-PSK signal reception was evaluated, namely, the dependence of the probability of a bit error on the signal-to-noise ratio. It is shown that the filter allows you to effectively deal with several harmonic interference. As the amount of such interference increases, the filtering efficiency decreases. The use of the adaptive filter under study is an effective way to deal with narrow-band interference with phase shift keying, especially at its high intensity. The adaptive filter under study is ineffective for suppressing retranslated interference. The filtering efficiency of the scanning interference depends on the ratio of the filter adaptation parameters and the scanning speed of the interference.
Key words: multi-position phase shift keying, non-fluctuation interference, adaptive filter, noise immunity, bit error probability.
Литература
1. Rosenbaum Arnold S. PSK error performance with Gaussian noise and interference // BSTJ. 1969. Vol. 48. P. 413–442.
2. Nandi M. Symbol Error Probablity of Coherent PSK System in the Presence of Two Path Interference // International Journal of Physics and Applications. 2013. Vol. 5. № 2. P. 133–137.
3. Mohammad Samir Modabbes and Salem Nasri . Bit Error Rate Analysis for BPSK Modulation in Presence of Noise and Two Co-channel Interferens // IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Security. 2010. Vol. 10. №. 5. P. 152–155.
4. Marco Chiani, Moe Z. Win and Alberto Zanella.Error Probability for Optimum Combining of M-ary PSK Signals in the Presence of Interference and Noise // IEEE Transactions on Communications. 2003. Vol. 51. №. 11. P. 1949–1957.
5. Milošević M.S. and Stefanović M.Č. Performance Loss Due to Atmospheric Noise and Noisy Carrier Reference Signal in QPSK Communication Systems // Elektronika i Elektrotechnika. 2005. Vol. 58. №.2. Р. 5–9.
6. Куликов Г.В., Нгуен Ван Зунг, Нестеров А.В., Лелюх А.А. Помехоустойчивость приема сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией в присутствии гармонической помехи // Наукоемкие технологии. 2018. № 11. C. 32–38.
7. Нгуен Ван Зунг. Помехоустойчивость корреляционного приемника сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией при наличии ретранслированной помехи // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 3. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/mar19/4/text.pdf. DOI 10.30898/1684-1719.2019.3.4.
8. Куликов Г.В., Нгуен Ван Зунг, До Чунг Тиен. Влияние фазоманипулированной помехи на помехоустойчивость корреляционного демодулятора сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией // Российский технологический журнал [электронный журнал]. 2019. Т. 7. № 2. С. 18–28. Режим доступа: https://rtj.mirea.ru/upload/medialibrary/4c2/RTZH_2_2019_18_28.pdf. DOI: 10.32362/2500-316X-2019-7-2-18-28.
9. Куликов Г.В., Нгуен Ван Зунг. Анализ помехоустойчивости приема сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией при воздействии сканирующей помехи // Российский технологический журнал [электронный журнал]. 2018. Т. 6. № 6. С. 5–12. Режим доступа: https://rtj.mirea.ru/upload/medialibrary/947/RTZH_6_2018_5_12.pdf. DOI: 10.32362/2500-316X-2018-6-6-5-12.
10. Уидроу Б., Стирнз С. Д. Адаптивная обработка сигналов. Пер. с англ. под ред. Шахгильдяна В. В. – М.: Радио и связь, 1989. – 440 с.
11. Джиган В.И. Адаптивная фильтрация сигналов: теория и алгоритмы. – М.: Техносфера, 2013. – 530 с.
12. Куликов Г.В. Два алгоритма адаптивной фильтрации нефлуктуационных помех при приеме модулированных сигналов с непрерывной фазой // Наукоемкие технологии. 2003. № 6. C. 19–23.
13. Куликов Г.В., Кулагин В.П., Нгуен Ван Зунг, До Чунг Тиен. Адаптивный цифровой фильтр для подавления нефлуктуационных помех. Патент на полезную модель RU 194496 U1. Дата регистрации: 12.12.2019.
14. Куликов Г.В., Кулагин В.П., Шмелева А.Г., Наумов В.В. Программа адаптивного цифрового фильтра со слежением за фазой сигнала. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019661320, зарег. 27.08.2019.

Для цитирования:
Куликов Г.В., До Чунг Тиен. Эффективность фазового алгоритма адаптивной фильтрации при приеме сигналов с многопозиционной фазовой манипуляцией. Журнал радиоэлектроники. 2020. № 4. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/apr20/9/text.pdf. DOI 10.30898/1684-1719.2020.4.9