Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2019, № 7 · RADIO ENGINEERING

Noise immunity of reception of signals with quadrature amplitude modulation in the presence of interference with phase-shift keying

G.V. Kulikov1,2, A.A. Lelyuh1,2,3,4, E.V. Batalov1,2, P.I. Kuzelenkov1,2

1 МИРЭА - Российский технологический университет, Moscow, Russia
2 MIREA - Russian Technological University, Moscow, Russia
3 АО «Московский научно-исследовательский институт радиосвязи», Moscow, Russia
4 JSC «Moscow Research Institute of Radio Communications», Moscow, Russia
Full text (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2019.7.10 UDC 621.391.072 EDN AUSXBS

Abstract

Signals with multi-position quadrature amplitude modulation, due to their spectral and energy characteristics, have been used long and successfully in the high-capacity digital data transmission systems, e.g., in the present-day satellite communication lines. The spectral efficiency of such signals increases with increasing number of the positions, but at the same time the noise immunity of their reception decreases. In real data transmission radio systems the receiver input along with the noise may have other kinds of interference, both casual and intended. The interference with phase-shift keying is one of the most commonly known, e.g. an interfering narrow-band signal from an adjacent radio station. The article analyzes the noise immunity of receiving signals with multi-position quadrature amplitude modulation in the presence of noise and interference with phase-shift keying by methods of statistical radio engineering. For this purpose, statistical characteristics of the processes distributions at the outputs of correlation receiver’s integrators were calculated. The distributions of all mentioned random processes accounting for a white Gaussian noise present at the demodulator’s input were taken as normal. Then, by averaging over the interference’s random initial phase the dependencies of a bit error probability from the signal-to-noise ratio, interference intensity and its shift relative to the signal’s central frequency were obtained. It is shown that with increase of positions number of the signals, the noise immunity of the reception against the background of interference with phase-shift keying is greatly reduced and even low-level interference cause a significant energy loss. With an increase in the relative transmission rate of interference, its damaging effect decreases, but remains very noticeable in a wide frequency range.

  • квадратурная амплитудная манипуляция
  • фазоманипулированная помеха
  • помехоустойчивость
  • вероятность битовой ошибки
  • quadrature amplitude shift keying
  • interference with phase-shift keying
  • noise immunity
  • bit error probability
Аннотация (на русском)

Помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией в присутствии фазоманипулированной помехи

Широкое использование сигналов с многопозиционной квадратурной амплитудной манипуляцией в системах передачи дискретной информации с высокой пропускной способностью обусловлено их высокими спектральными и энергетическими характеристиками, причем спектральная эффективность таких сигналов возрастает с увеличением позиционности, но при этом одновременно снижается помехоустойчивость их приема. В статье методами статистической радиотехники проанализирована помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией в присутствии шумовой и фазоманипулированной помехи. Получены зависимости вероятности битовой ошибки от отношения сигнал/шум, от интенсивности помехи и от ее частотных свойств. Показано, что с увеличением позиционности сигналов помехоустойчивость приема на фоне фазоманипулированной помехи сильно снижается и помехи даже малого уровня вызывают существенный энергетический проигрыш. При увеличении относительной скорости передачи помехи ее поражающее действие снижается, но остается весьма ощутимым в широком частотном диапазоне.

For citation

Kulikov G.V., Lelyuh A.A., Batalov E.V., Kuzelenkov P.I. Noise immunity of reception of signals with quadrature amplitude modulation in the presence of interference with phase-shift keying // Journal of Radio Electronics. – 2019. – No. 7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2019.7.10

References

  1. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ. / Под ред. Д.Д. Кловского. - М.: Радио и связь, 2000. - 800 с.
  2. Куликов Г.В., Нестеров А.В., Лелюх А.А. Помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией в присутствии гармонической помехи. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. № 11. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/nov18/9/text.pdf.
  3. Куликов Г.В., Лелюх А.А. Анализ помехоустойчивости приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией при воздействии сканирующей помехи. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 2. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/feb19/5/text.pdf.
  4. Ложкин К.Ю., Стиценко А.И. Помехоустойчивость некогерентного и когерентного приема ДФРМ-сигнала в условиях воздействия фазоманипулированной, гармонической или гауссовской помех// Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии, 2017. Т. 10. № 2. c. 260-270.
  5. Куликов Г.В. Анализ влияния псевдослучайной фазоманипулированной помехи на помехоустойчивость корреляционного демодулятора сигналов с минимальной частотной манипуляцией // Радиотехника и электроника. 2002. Т. 47. № 8. С. 973-976.
  6. Галев А.В., Косолапов А.С. Исследование влияния структурных помех на помехоустойчивость систем с широкополосными шумоподобными сигналами при когерентном приеме // Наука и образование. 2012. № 4. С. 1-15.
  7. Алексеев А.А., Чучин Е.В. Модели качества приёма сигналов в условиях белого шума и воздействия структурных помех // Ученые записки: Электронный научный журнал Курского государственного университета. 2012. № 1. С. 70-79.
  8. Иванов М.С., Федосеев В.Е. Методика и результаты анализа потенциальной помехоустойчивости приема цифрового сигнала на фоне манипулированной структурной помехи // Вестник Воронежского технического университета. 2010. Т. 6. № 11. С. 108-112.
  9. 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.