Научная статья на тему 'Помехоустойчивость сигналов OWDM в каналах радиосвязи'

Помехоустойчивость сигналов OWDM в каналах радиосвязи Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
37
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
вероятность ошибки / модуляция методом квадратичных амплитуд / мультиплексирование с ортогональным вейвлет-разделением / отношение сигнал/шум / помехоустойчивость. / error probability / quadratic amplitude modulation / multiplexing with orthogonal wavelet separation / signal-to-noise ratio / noise immunity

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Винокур Михаил Викторович, Кулешов Игорь Александрович, Солозобов Сергей Анатольевич, Щукин Анатолий Николаевич

Цель статьи: демонстрация изменения помехоустойчивости многопозиционных сигналов, сформированных на основе вейвлет-преобразования, в каналах с белым Гауссовким шумом и в каналах с замираниями Райса и Рэлея при использовании модуляции методом квадратичных амплитуд на вейвлет-поднесущих. Методы: для формирования и обработки сигналов мультиплексирования с ортогональным вейвлет-разделением при моделировании использовались вейвлет-функции Добеши db1 и db5. При этом db1 соответствует вейвлет-функции Хаара. Новизна: приведены временные характеристики быстродействия модуляторов с обратным дискретным вейвлет-преобразованием. Приведены созвездия сигналов на входе демодулятора системы мультиплексирования с ортогональным вейвлет-разделением для различных каналов распространения радиоволн и вероятности ошибки в них, полученные в результате моделирования процессов их формирования и обработки. Представлены графики помехоустойчивости сигналов мультиплексирования с ортогональным вейвлет-разделением при линейной интерполяции, сформированного сигнала, и методом с использованием преобразования Фурье. На графиках, характеризующих помехоустойчивость таких сигналов, представлены результаты теоретического расчета вероятности ошибки, с использованием аналитического выражения для сигналов модуляция методом квадратичных амплитуд и полученные путем моделирования процессов их формирования и обработки. В качестве модулятора, при формировании сигналов мультиплексирования с ортогональным вейвлет-разделением, моделировался модулятор, представленный в работе. Представлены результаты: графики созвездий и помехоустойчивости, полученные в результате имитационного моделирования процессов формирования и обработки сигналов модуляция методом квадратичных амплитуд. Выполнен анализ полученных результатов. Практическая значимость: результаты работы могут быть реализованы при оценке эффективности комплексов радиосвязи на этапе их разработки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Винокур Михаил Викторович, Кулешов Игорь Александрович, Солозобов Сергей Анатольевич, Щукин Анатолий Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Noise resistance of OWDM signals in radio channels

The purpose of the article is to demonstrate changes in the noise immunity of multi-position signals formed on the basis of the wavelet transform in channels with white Gaussian noise and in channels with Rice and Rayleigh fading when using quadratic amplitude modulation on wavelet subcarriers. Methods: to generate and process multiplexing signals with orthogonal wavelet separation, the Dobshaw wavelet functions db1 and db5 were used in the simulation. In this case, db1 corresponds to the Haar wavelet function. Novelty: the time characteristics of the speed of modulators with inverse discrete wavelet transform are given. Constellations of signals at the input of a multiplexing system demodulator with orthogonal wavelet separation for various radio wave propagation channels and error probabilities in them obtained as a result of modeling the processes of their formation and processing are given. Noise immunity graphs of multiplexing signals with orthogonal wavelet separation with linear interpolation of the generated signal and the method using the Fourier transform are presented. The graphs characterizing the noise immunity of such signals present the results of the theoretical calculation of the error probability using an analytical expression for the signals modulated by the quadratic amplitude method and obtained by modeling the processes of their formation and processing. As a modulator, when generating multiplexing signals with orthogonal wavelet separation, the modulator presented in [2] was modeled. The results are presented: graphs of constellations and noise immunity obtained as a result of simulation modeling of the processes of signal formation and processing by the quadratic amplitude modulation method. The analysis of the obtained results is carried out. Practical significance: the results of the work can be implemented when evaluating the effectiveness of radio communication complexes at the stage of their development.

Текст научной работы на тему «Помехоустойчивость сигналов OWDM в каналах радиосвязи»

УДК 621.396.93 DOI: 10.24412/2782-2141-2023-2-14-26

Помехоустойчивость сигналов OWDM в каналах радиосвязи

Винокур М. В., Кулешов И. А., Солозобов С. А., Щукин А. Н.

Аннотация. Цель статьи: демонстрация изменения помехоустойчивости многопозиционных сигналов, сформированных на основе вейвлет-преобразования, в каналах с белым Гауссовким шумом и в каналах с замираниями Райса и Рэлея при использовании модуляции методом квадратичных амплитуд на вейвлет-поднесущих. Методы: для формирования и обработки сигналов мультиплексирования с ортогональным вейвлет-разделением при моделировании использовались вейвлет-функции Добеши ёЬ1 и йЬ5. При этом ёЬ1 соответствует вейвлет-функции Хаара. Новизна: приведены временные характеристики быстродействия модуляторов с обратным дискретным вейвлет-преобразованием. Приведены созвездия сигналов на входе демодулятора системы мультиплексирования с ортогональным вейвлет-разделением для различных каналов распространения радиоволн и вероятности ошибки в них, полученные в результате моделирования процессов их формирования и обработки. Представлены графики помехоустойчивости сигналов мультиплексирования с ортогональным вейвлет-разделением при линейной интерполяции, сформированного сигнала, и методом с использованием преобразования Фурье. На графиках, характеризующих помехоустойчивость таких сигналов, представлены результаты теоретического расчета вероятности ошибки, с использованием аналитического выражения для сигналов модуляция методом квадратичных амплитуд и полученные путем моделирования процессов их формирования и обработки. В качестве модулятора, при формировании сигналов мультиплексирования с ортогональным вейвлет-разделением, моделировался модулятор, представленный в работе. Представлены результаты: графики созвездий и помехоустойчивости, полученные в результате имитационного моделирования процессов формирования и обработки сигналов модуляция методом квадратичных амплитуд. Выполнен анализ полученных результатов. Практическая значимость: результаты работы могут быть реализованы при оценке эффективности комплексов радиосвязи на этапе их разработки.

Ключевые слова: вероятность ошибки, модуляция методом квадратичных амплитуд, мультиплексирование с ортогональным вейвлет-разделением, отношение сигнал/шум, помехоустойчивость.

Введение

В последние годы мультиплексирование с ортогональным вейвлет-разделением (OWDM - Orthogonal Wavelet Division Multiplexing) рассматривается как альтернатива мультиплексированию с ортогональным частотным разделением (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing).

OWDM имеет меньшую вычислительную сложность и более высокую гибкость по сравнению со своим аналогом OFDM.

Однако сигналы OWDM, реализованные на основе вейвлет-преобразования, в настоящее время практически не используются. Это обусловлено прежде всего тем, что те вейвелет-функции, которые могут быть использованы для их формирования, во-первых, создают сигнал со спектром шире чем ширина спектра сигнала при использовании преобразования Фурье, во-вторых, процесс его формирования занимает достаточно длительное время.

В работах [1, 2] представлены модуляторы, которые устраняют эти недостатки за счет применения в них интерполяции с использованием метода преобразования Фурье и нового принципа их построения. Результаты моделирования показали, что при использовании этих подходов по улучшению параметров модуляторов OWDM ширина спектра сформированного ими сигналов соответствует ширине спектра первичного сигнала, а время его формирования значительно сокращается.

1. Оцениваемые параметры модема OWDM сигналов

В качестве оцениваемых параметров выберем параметры быстродействия модема и помехоустойчивости приема сигнала OWDM.

Так при моделировании процесса формирования сигнала, в модуляторе с модулем обратного дискретного вейвлет-преобразования (IDWT - Inverse Discrete Wavelet Transform) общее время формирования одного символа сигнала OWDM (30 вейвелет db1 в полосе (0,3 - 3,4 кГц) равняется 0,103 с., что составляет 1,3 % от общего времени моделирования, а с модулем, представленным в работе [2], общее время формирования (repelem) - 0,02 с., что составляет 0,27 % от общего времени моделирования с этим модулем.

Данные результаты получены при моделировании процесса формирования и обработки сигнала OWDM в оболочке Matlab и представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Параметры быстродействия модема

С модулем IDWT С новым модулятором

idwt (Calls: 60, Time: 0.103 sec), (1.3 %) dwt (Calls: 21, Time: 0.013 sec), (0.2 %) repelem (Calls: 2, Time: 0.02 sec), (0.27 %) dwt (Calls: 21, Time: 0.052 sec) (0.7 %)

Результаты моделирования показывают, что при использовании модуля, представленного в работе [2] время формирования символа сигнала OWDM уменьшается примерно в 5 раз. В каналах прямой видимости, например в канале с аддитивным белым Гауссовким шумом (AWGN - Additive White Gaussian Noise), помехоустойчивость приема сигнала зависит от соотношения сигнал-шум на входе демодулятора сигнала OWDM и размера созвездия сигнала для модуляции методом квадратичных амплитуд (QAM -Quadrature Amplitude Modulation) на вейвлет-поднесущей.

На входе демодулятора сигнала действуют символы OWDM, а на его выходе формируются QAM символы, имеющие в зависимости от размерности созвездия, определенную фазу и амплитуду.

Вероятность ошибки сигнала QAM в канале AWGN определяется выражением [3]

Рош = 211 - log(^M) •

EJN „ 6 • log(W) •!„ 10

(М-1)

(1)

В каналах с многолучевым распространением радиоволн (замираниями) помехоустойчивость приема сигнала также зависит от соотношения сигнал-шум на входе демодулятора сигнала OWDM и размера созвездия QAM сигнала на вейвлет-поднесущей.

Вероятность ошибки сигнала QAM в каналах с замираниями (Рэлея, Райса) (Rayleigh, Ricean) определяется эмпирическим выражением, которое хорошо согласуется с приложением «berfading» в Matlab.

р = 1

ош

П

1 -

EJN „ 1„ 10

EJN „ | -1„ 10

Л

(2)

где: Eb/N0 (dB) = Es/N0 (dB) - 10*lg(M) - отношение энергии бита к спектральной плотности мощности шума; Es/N0 (dB) = Eb/N0 (dB) + 10*lg(M) - отношение энергии символа к спектральной плотности мощности шума; М - размер созвездия сигнала QAM на вейвлет-поднесущей.

Таким образом, при расчете теоретической, с использованием выражений (1), (2), и оценке методом имитационного моделирования, вероятностей ошибки в качестве аргументов выбираются параметры Eb/N0 и М, а при моделировании процесса обмена информацией -EN и М.

2. Результаты имитационного моделирования процесса формирования

и обработки OWDM сигналов

В процессе моделирования проводилось исследования влияния на помехоустойчивость:

- линейной интерполяции и интерполяции с использованием преобразования Фурье сигнала OWDM;

- типа вейвлет-функции (dbl, db5);

- типа канала распространения радиоволн (AWGN, Rayleigh, Ricean). Исследования процессов формирования и обработки OWDM сигналов проводились в

среде MatLab.

В имитационной модели процессов формирования и обработки OWDM сигнал формировался и обрабатывался при условиях:

- вейвлет: db haar, db5;

- количество вейвлет-поднесущих: 30;

- полоса частот 3100 Гц;

- скорость передачи на вейвлет-поднесущих OWDM сигнала: 100 бит/с;

- размер сигнального созвездия: QAM-2n (n = 4...8) в канале AWGN, QAM-2n (n = 3.5), n - число бит на символ QAM.

2.1. Помехоустойчивость OWDM сигналов в каналах прямой видимости

Проанализируем результаты имитационного моделирования процессов формирования и обработки OWDM сигналов, с QAM модуляцией на каждой вейвлет-поднесущей.

На рис. 1 представлен график созвездия сигнала OWDM на входе демодулятора сигнала OWDM при использовании для его обработки вейвлет-функции dbl и линейной интерполяции.

-5 0 5

In-Phase

Рис. 1. Созвездие OWDM с QAM32 на входе демодулятора OWDM

Из рисунка видно, что при линейной интерполяции сигнала OWDM изменение его фазы и амплитуды происходит в созвездии непрерывно. Это свидетельствует о том, что в процессе взаимодействия сигнала с шумами его фаза и амплитуда изменяются по случайному закону и их значения накладываются на другие области созвездия, где демодулятор QAM, стоящий на выходе демодулятора OWDM, воспринимает их как значения из этой области. Это в итоге приводит к появлению ошибок на выходе демодулятора QAM.

На рис. 2 представлены графики (теория и эксперимент) зависимости вероятностей ошибки при приеме сигналов QAM-16, 32, 64, 128, 256, при использовании для обработки в демодуляторе сигнала OWDM, вейвлет-функции dbl, и линейной его интерполяции при формировании, от отношения сигнал-шум (ОСШ^- Eb/No).

10 15

ОСШ, дБ

Рис. 2. Вероятность ошибки при приеме сигналов OWDM c QAM

Из рисунка видно, что графики, рассчитанные по формуле (1) отличаются от графиков, полученных в процессе моделирования. Это обусловлено тем, что линейно интерполированный сигнал имеет достаточно широкий спектр частот и при взаимодействии с шумами приводит к большей неопределенности фазы и амплитуды сигнала на выходе демодулятора OWDM, а следовательно на входе демодулятора QAM. Большая неопределенность его фазы и амплитуды, даже при увеличении отношения сигнал-шум, также приводит к их неопределенности на входе демодулятора сигнала QAM. В следствии этого, моделируемый сигнал имеет худшую помехоустойчивость чем помехоустойчивость сигнала, рассчитанного по формуле (1).

На рис. 3 представлен график созвездия сигнала OWDM на входе демодулятора OWDM при использовании для его обработки вейвлет-функции dbl и интерполяции его методом преобразования Фурье.

Из рисунка видно, что при интерполяции сигнала OWDM методом преобразования Фурье изменение его фазы и амплитуды происходит в области их значений на выходе модулятора QAM. Это свидетельствует о том, что в процессе взаимодействия сигнала с шумами его фаза и амплитуда изменяются в соответствии с дисперсией шума в канале.

Созвездие OWDM на выходе AWGN канала, db1

-4 -3 -2 -1 О 1 2 3 4

In-Phase

Рис. 3. Созвездие OWDM c QAM32 на входе демодулятора OWDM

На рис. 4 представлены графики (теория и эксперимент) зависимости вероятностей ошибки при приеме сигналов QAM-16, 32, 64, 128, 256 от отношения сигнал/шум (ОСШ ^ Eb/N0) при интерполяции сигнала OWDM методом преобразования Фурье, в канале AWGN. Обработка сигнала OWDM осуществлялась с использованием вейвлет -функции db 1.

Из графиков видно, что графики вероятности ошибки, рассчитанные по формуле (1), не отличаются от графиков, полученных в процессе моделирования. Это обусловлено тем, что интерполированный методом преобразования Фурье сигнал имеет достаточно узкий спектр частот и при взаимодействии с шумами приводит к тому, что значения фазы и амплитуды сигнала OWDM попадают в область где их дисперсия мало влияет на работу демодулятора сигнала QAM.

На рис. 5 представлен график созвездия сигнала OWDM на входе демодулятора OWDM при использовании для его формирования и обработки вейвлет-функции db5 и интерполяции его методом преобразования Фурье.

Из рисунка видно, что при интерполяции сигнала OWDM, сформированного с применением вейвлет-функции db5 методом преобразования Фурье, изменение его фазы и амплитуды на входе демодулятора OWDM происходит хаотично. Как показали результаты моделирования, такое же хаотичное изменение его фазы и амплитуды происходит на выходе модулятора OWDM сигнала. Это свидетельствует о том, что такие вейвлет-функции не могут быть использованы для формирования и обработки сигналов OWDM.

На рис. 6 представлены графики (теория и эксперимент) зависимости вероятностей ошибки при приеме сигналов QAM-16, 32, 64, 128, 256 от отношения сигнал/шум (ОСШ ^ Еъ/Ы0) при интерполяции сигнала OWDM методом преобразования Фурье.

10 15

ОСШ, дБ

Рис. 4. Вероятность ошибки при приеме сигналов OWDM c QAM

Рис. 5. Созвездие OWDM на входе демодулятора OWDM

15 20

OCLU дБ

Рис. 6. Вероятность ошибки при приеме сигналов OWDM c QAM

Из рисунка видно, что графики вероятности ошибки, рассчитанные по формуле (1), отличаются от графиков, полученных в процессе моделирования. Вероятность ошибки при моделировании фиксируется на уровне вероятности 3*10-2. Это обусловлено тем, что уже в модуляторе сигнала OWDM значения его фазы и амплитуды не попадают в область, где их дисперсия правильно влияет на работу демодулятора сигнала QAM даже при увеличении отношения сигнал/шум.

Таким образом, результаты моделирования показывают, что для формирования и обработки сигнала OWDM можно использовать только вейвлет-функции типа db1 (haar), bior 1.1, 1.3, 1.5 и rbio 1.1, 1.3, 1.5 и его интерполяцию методом преобразования Фурье.

2.2. Помехоустойчивость OWDM сигналов в каналах с Райсовскими и Рэлеевскими замираниями

Теперь проанализируем результаты имитационного моделирования процессов формирования и обработки OWDM сигналов, в каналах Райса и Релея, с QAM модуляцией на каждой вейвлет-поднесущей.

В табл. 2 представлены параметры канала Райса (Rician) и их количественные значения, которые использованы при моделировании процесса обмена информацией в нем. Из таблицы видно, что в канале сигнал распространяется трем путями. В точке приема регулярная составляющая сигнала превышает случайную составляющую в 3 раза (KFactor).

На рис. 7 представлен график созвездия сигнала OWDM на входе демодулятора OWDM при использовании для его обработки вейвлет-функции db1 и интерполяции его методом преобразования Фурье на передающей стороне. Из рисунка видно, что при интерполяции сигнала OWDM методом преобразования Фурье изменение его фазы и

амплитуды на входе демодулятора OWDM происходит непрерывно. Однако их значения попадают в области, в которых значения фазы и амплитуды совпадают со значениями, полученными на выходе модулятора OWDM, а следовательно на входе демодулятора QAM.

Таблица 2 - Параметры канала Райса

ChannelType 'Rician'

InputSamplePeriod 6.451612903225806e-04

DopplerSpectrum [1x1 doppler.jakes]

MaxDopplerShift 0

PathDelays [0 1.290322580645161e-03 2.580645161290323e-03]

AvgPathGaindB] [-3 -15 -21]

KFactor 3

DirectPathDopplerShift 0

DirectPathInitPhase 0

NormalizePathGains 1

StorePathGains 0

PathGains [1x3 double]

ChannelFilterDelay 0

ResetBeforeFiltering 1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

NumSamplesProcessed 1680000

-3-2-10 1 2 Амплитуда 1-сигнала

Рис. 7. Созвездие OWDM c QAM на входе демодулятора OWDM (канал Rician)

На рис. 8 представлены графики, рассчитанные по формуле (2) (теория) и полученные при моделировании (эксперимент), зависимости вероятностей ошибки при приеме сигналов QAM-8, 16, 32 от отношения сигнал/шум (ОСШ ^ Eb/N0) на входе демодулятора QAM.

Из рисунка видно, что графики вероятности ошибки, рассчитанные по формуле (2) и полученные при моделировании процесса формирования и обработки сигнала OWDM, не совпадают. Это вызвано тем, что обработка сигнала OWDM в демодуляторе происходит как по масштабу вейвлет-функции (ширине полосы пропускания фильтра) так по длительности времени его анализа, то есть происходит разнесение приема сигнала, как по частоте, так и по времени.

Ray->1/Ric->2: Канал->2; QAM; Бейолет:йЬ1

10° h:::::::::::::::::::J::::::::::::::::::::!::::::::::::::::::::t:: ::::::::::::::::::!::::::::: ::::::::::

V

V

\

_I_I_I_I_|_1_

О 5 10 15 20 25 30

ОСШ, дБ

Рис. 8. Вероятность ошибки при приеме сигналов OWDM c QAM (канал Rician)

Вероятности ошибки, при использовании сигналов OWDM в канале с Райсовскими замираниями с параметрами канала заданными в табл. 2, полученные в результате моделирования, меньше чем теоретическая, рассчитанная по формуле (2).

В табл. 3 представлены параметры канала Рэлея (Rayleigh) и их количественные значения, которые использованы при моделировании процесса обмена информацией в нем.

Из таблицы видно, что в этом канале, также как и в Райсовском канале, сигнал распространяется тремя путями. В точке приема результирующая составляющая сигнала является случайной величиной, поскольку лучи в точке приема складываются со случайными фазой и амплитудой.

На рис. 9 представлен график созвездия сигнала OWDM на входе демодулятора OWDM при использовании для его обработки вейвлет-функции dbl и интерполяции его методом преобразования Фурье на передающей стороне.

Из рисунка видно, что при интерполяции сигнала OWDM методом преобразования Фурье изменение его фазы и амплитуды на входе демодулятора OWDM происходит также непрерывно. Однако их значения попадают в области, в которых значения их совпадают со значениями, полученными на выходе модулятора OWDM.

Таблица 3 - Параметры канала Рэлея

ChannelType 'Rayleigh'

InputSamplePeriod 6.451612903225806e-04

DopplerSpectrum [1x1 doppler.jakes]

MaxDopplerShift 0

PathDelays [0 1.290322580645161e-03 2.580645161290323e-03]

AvgPathGaindB [-3 -15 -21]

NormalizePathGains 1

StoreHistory 0

StorePathGains 0

PathGains [1x3 double]

ChannelFilterDelay 0

ResetBeforeFiltering 1

NumSamplesProcessed 1680000

-2 0 2 Амплитуда 1-сигнала

Рис. 9. Созвездие OWDM c QAM на входе демодулятора OWDM (канал Rayleigh)

На рис. 10 представлены графики, рассчитанные по формуле (2) и полученные при моделировании зависимости вероятностей ошибки при приеме сигналов QAM-8, 16, 32 от отношения сигнал-шум (ОСШ ^ Et/N0) на входе демодулятора QAM.

Из рисунка видно, что графики вероятности ошибки, рассчитанные по формуле (2) и полученные при моделировании процесса формирования и обработки сигнала OWDM, не совпадают. Это вызвано тем, что обработка сигнала OWDM в демодуляторе происходит как по масштабу вейвлет-функции (ширине полосы пропускания фильтра) так

по времени его анализа, то есть происходит разнесение приема сигнала, как по частоте, так и по времени.

Вероятности ошибки, при использовании сигналов OWDM в канале с Райсовскими замираниями с параметрами канала, заданными в табл. 3, полученные в результате моделирования, меньше для QAM-8, 16 чем теоретические, рассчитанные по формуле (2). Однако для сигнала OWDM с QAM-32, на каждой вейвлет-поднесущей, вероятность ошибки, полученная в результате моделирования, выше чем, рассчитанная по формуле (2). Это обусловлено тем, что при увеличении размера сигнального созвездия уменьшается разность между значениями фазы и амплитуды в OWDM сигнале и при сложении в точке приема трех лучей увеличивается их неопределенность для демодулятора QAM-32.

Рис. 10. Вероятность ошибки при приеме сигналов OWDM c QAM (канал Rayleigh)

Выводы

1. Линейная интерполяция сформированного OWDM сигнала приводит к большой неопределенности его фазы и амплитуды при взаимодействии с широкополосными шумами, а следовательно к расхождению теоретической и экспериментальной его помехоустойчивости. Такая интерполяция не может быть использована в разрабатываемом оборудовании.

2. Интерполяция, сформированного OWDM сигнала с использованием быстрого преобразования Фурье, обеспечивает точное совпадение теоретической и экспериментальной его помехоустойчивости. Сформированные таким образом OWDM сигналы могут быть реализованы в разрабатываемом оборудовании.

3. Помехоустойчивость сигналов OWDM с QAM сигналами на вейвлет-поднесущих в Райсовском и Рэлеевском каналах с заданными их параметрами моделирования, определяется не только отношением сигнал-шум в точке приема и размерностью созвездия сигнала, но и многолучевостью, которая в них присутствует. Это приводит к замираниям сигнала и увеличению вероятности ошибки при их обработке.

4. Для формирования и обработки OWDM сигналов могут быть использованы только вейвлет-функции типа db1 (haar), bior 1.1, 1.3, 1.5 и rbiol.1, 1.3, 1.5. Все другие вейвлет-функции имеют большую неопределенность фазы и амплитуды как при формировании, а следовательно и при обработке OWDM сигналов.

Литература

1. Щукин А.Н., Солозобов С.А. Формирование спектрально-эффективного OFDM сигнала в базисе дискретных вейвлет-функций // Техника средств связи. 2022. № 3. С. 80-89. DOI: 10.24412/2782-2141-2022-3-80-89.

2. Кулешов И.А., Щукин А.Н., Солозобов С.А. Устройство формирования сигнала OFDM // Техника средств связи. 2022. № 4. С. 2-7. DOI: 10.24412/2782-2141-2022-4-2-7.

3. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 1104 с.

References

1. Shchukin A. N., Solozobov S. A. Formation of a spectral-efficient OFDM signal in the basis of discrete wavelet functions. Means of Communication Equipment. 2022. No. 3 (159). Pp. 80-89. DOI: 10.24412/2782-2141-2022-3-80-89 (in Russian).

2. Kuleshov I. A., Shchukin A. N., Solozobov S. A. OFDM Signal Generation Device. Means of Communication Equipment. 2022. No. 3 (160). Pp. 2-7. DOI: 10.24412/2782-2141-20224-2-7. (in Russian).

3. Sklar B. Digital communication. Theoretical foundations and practical application. Moscow, Publishing House "William", 2003, 1104 p.

Статья поступила 15 мая 2023 г.

Информация об авторах

Винокур Михаил Викторович - Генеральный директор ПАО «Интелтех». Область научных интересов: системы связи, навигации и управления специального назначения. Тел.: +7 (812)295-50-69. E-mail: VinokurMV@inteltech.ru.

Кулешов Игорь Александрович - Заместитель генерального директора ПАО «Интелтех» по научной работе. Доктор технических наук, доцент. Область научных интересов: системы связи, навигации и управления специального назначения. Тел.: +7 (812)542-90-54. E-mail: KuleshovIA@inteltech.ru.

Солозобов Сергей Анатольевич - Начальник научно-исследовательского отделения ПАО «Интелтех». Кандидат технических наук, доцент. Область научных интересов: системы радиосвязи. Тел.: +7 (812) 295-40-54. E-mail: solozobob@inteltech.ru.

Щукин Анатолий Николаевич - Главный специалист ПАО «Интелтех». Кандидат технических наук. Область научных интересов: системы радиосвязи. Тел.: +7 (812)448-95-94. E-mail: ShchukinAN@inteltech.ru.

Адрес: 197342, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Кантемировская д.8. Тел.: +7(812) 54290-54. E-mail: intelteh@intelteсh.ru.

Noise resistance of OWDM signals in radio channels

M.V. Vinokur, I.A. Kuleshov, S.A. Solozobov, A.N. Schukin

Annotation. The purpose of the article is to demonstrate changes in the noise immunity of multiposition signals formed on the basis of the wavelet transform in channels with white Gaussian noise and in channels with Rice and Rayleigh fading when using quadratic amplitude modulation on wavelet subcarriers. Methods: to generate and process multiplexing signals with orthogonal wavelet separation, the Dobshaw wavelet functions db1 and db5 were used in the simulation. In this case, db1 corresponds to the Haar wavelet function. Novelty: the time characteristics of the speed of modulators with inverse discrete wavelet transform are given. Constellations of signals at the input of a multiplexing system demodulator with orthogonal wavelet separation for various radio wave propagation channels and error probabilities in them obtained as a result of modeling the processes of their formation and processing are given. Noise immunity graphs of multiplexing signals with orthogonal wavelet separation with linear interpolation of the generated signal and the method using the Fourier transform are presented. The graphs characterizing the noise immunity of such signals present the results of the theoretical calculation of the error probability using an analytical expression for the signals modulated by the quadratic amplitude method and obtained by modeling the processes of their formation and processing. As a modulator, when generating multiplexing signals with orthogonal wavelet separation, the modulator presented in [2] was modeled. The results are presented: graphs of constellations and noise immunity obtained as a result of simulation modeling of the processes of signal formation and processing by the quadratic amplitude modulation method. The analysis of the obtained results is carried out. Practical significance: the results of the work can be implemented when evaluating the effectiveness of radio communication complexes at the stage of their development.

Keywords: error probability, quadratic amplitude modulation, multiplexing with orthogonal wavelet separation, signal-to-noise ratio, noise immunity.

Information about Authors

Vinokur Mikhail Viktorovich - General Director of PJSC "Inteltech". Research interests: communication, navigation and control systems for special purposes. +7 (812)295-50-69. E-mail: VinokurMV@inteltech.ru.

Kuleshov Igor Aleksandrovich - Deputy General Director of PJSC "Inteltech" for scientific work. Doctor of Technical Sciences, Associate Professor. Research interests: communication, navigation and control systems for special purposes. Tel.: +7 (812)542-90-54. E-mail: KuleshovIA@inteltech.ru.

Solozobov Sergey Anatolyevich - Head of the Research Department of PJSC "Inteltech". Candidate of Technical Sciences, Associate Professor. Research interests: radio communication systems. Tel.: +7 (812) 295-40-54. E-mail: solozobob@inteltech.ru.

Shchukin Anatoly Nikolaevich - Chief Specialist of PJSC "Inteltech". Candidate of Technical Sciences. Research interests: radio communication systems. Tel.: +7 (812)448-95-94. E-mail: ShchukinAN@inteltech.ru.

Address: 197342, Russia, St. Petersburg, Kantemirovskaya str.8. Tel.: +7(812) 542-90-54. E-mail: intelteh@inteltech.ru.

Для цитирования: Винокур М. В., Кулешов И. А., Солозобов С. А., Щукин А. Н. Помехоустойчивость сигналов OWDM в каналах радиосвязи // Техника средств связи. 2023. № 2 (162). С. 14-26. DOI: 10.24412/2782-2141-2023-2-14-26.

For citation: Vinokur M. V., Kurnosov V. I., Solozobov S. A., Schukin A. N. Noise resistance of OWDM signals in radio channels // Means of Communication Equipment. 2023. No. 2 (162). Pp. 14-26. DOI: 10.24412/2782-2141-2023-2-14-26. (in Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.