Исследование методов разнесенного приема в радиоканалах с замираниями

Современные системы цифровой радиосвязи предъявляют высокие требования к энергетической и спектральной эффективности при воздействии различных типов помех, особенно в сложных условиях распространения радиоволн. В связи с этим вопросы исследования существующих методов работы в радиоканалах с замираниями, а также разработки новых методов для решения данной задачи являются актуальными. Цель настоящей работы заключается в исследовании методов разнесенного приема, направленных на повышение устойчивости радиосигнала к замираниям. В рамках исследования рассматриваются подходы к комбинированию известных методов разнесения, а также предлагается новый модифицированный метод пространственного приема. Используемые методы: сравнение различных вариантов комбинирования методов разнесенного приема в пространстве в адаптивной системе с обратной связью основано на моделировании в среде MATLAB воздействия различных замираний на процесс передачи данных в канале. Новизна: предлагаемый метод разнесения предполагает выполнение комбинирования сигналов методом оптимального сложения при разнесенном приеме только на определенном количестве приемных антенн, которое выбирается на основе результатов оценки состояния канала, поскольку сложение сигналов от всех приемных антенн, когда качество принимаемого сигнала является высоким, не представляется необходимым, а только существенным образом усложняет решение. Результат: использование предлагаемого решения обладает преимуществами по сравнению с методом оптимального сложения, поскольку оно снижает вычислительную сложность, так как суммирование сигналов происходит не от всех, а только от части приёмных антенн. Предлагаемое решение целесообразно применять в тех случаях, когда необходимо одновременно обеспечить высокую энергетическую и спектральную эффективность цифровых радиосистем. Особую актуальность данное решение приобретает в условиях ухудшенного качества приема, вызванного воздействием внешней среды с выраженным эффектом замираний.

1. Тедеев Ю.Р. Методы повышения помехоустойчивости цифровых систем радиосвязи. В сборнике: Перспективные технологии в средствах передачи информации – ПТСПИ'2021: материалы 14-ой международной научно-технической конференции, 06–07 октября 2021 года, Владимир, Россия. Владимир: Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых; 2021. С. 366–370.

2. Аль Тахар И.А., Насир С.А.Х. Алгоритм моделирования быстрых интерференционных замираний. Проектирование и технология электронных средств. 2021;(2):52–54.

3. Самойлов А.Г. Имитатор интерференционных замираний сигналов в многолучевых радиоканалах. Проектирование и технология электронных средств. 2023;(2):21–24.

4. Новиков М.А., Скороходов Е.А., Вишняков Д.Ю., Брянцев Е.А. Анализ алгоритмов пространственного разнесения сигналов в условиях некоррелированных многолучевых замираний. В сборнике: Радиотехнические системы: материалы международной молодёжной научно-практической конференции, 26 апреля 2019 года, Ярославль, Россия. Ярославль: Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова; 2020. С. 126–135.

5. Keti F. Diversity Techniques in Wireless Communication Systems: A Review. European Journal of Theoretical and Applied Sciences. 2023;1(6):431–440. https://doi.org/10.59324/ejtas.2023.1(6).42

6. Hawaibam S., Singh A.D. Performance Comparison of L-SC and L-MRC over Various Fading Channels. In: ICDEC 2022: Proceedings of International Conference on Data, Electronics and Computing, 07–09 September 2022, Shillong, Meghalaya, India. Singapore: Springer; 2023. P. 467–477. https://doi.org/10.1007/978-981-99-1509-5_43

7. Saleh H.H., Hasson S.T. Improving Communication Reliability in Vehicular Networks Using Diversity Techniques. Journal of Computational and Theoretical Nanoscience. 2019;16(3):838–844. https://doi.org/10.1166/jctn.2019.7963

8. Самойлов С.А., Аль Тахар И.А., Цапалова А.С. Моделирование алгоритмов обработки разнесенных сигналов. В сборнике: Современные технологии в науке и образовании – СТНО-2022: сборник трудов V Международного научно-технического форума: Том 1, 02–04 марта 2022 года, Рязань, Россия. Рязань: Рязанский государственный радиотехнический университет им. В.Ф. Уткина; 2022. С. 177–182.

9. Alcaraz López O.L., Alves H., Latva-aho M. Joint Power Control and Rate Allocation Enabling Ultra-Reliability and Energy Efficiency in SIMO Wireless Networks. IEEE Transactions on Communications. 2019;67(8):5768–5782. https://doi.org/10.1109/TCOMM.2019.2914682

10. Feng X., Tian F., Wang J., et al. A Survey on Maximum Ratio Combination: Applications, Evaluation and Future Directions. Electronics. 2024;13(15). https://doi.org/10.3390/electronics13153087

11. Чуднов А.М., Макаров С.Б., Кирик Д.И. Оценка эффективности управления параметрами кода и режимом декодирования при передаче сообщений по нестационарному каналу. Радиотехника. 2020;84(12):102–111. https://doi.org/10.18127/j00338486-202012(24)-10

12. Бродский М.С., Звонарев В.В., Попов А.С. Методика расчета числа повторений в радиоканале систем передачи сообщений с обратной связью, функционирующих в условиях воздействия мультипликативной помехи. Известия Института инженерной физики. 2022;(2):40–42.

13. Кочетова И.В., Левенец А.В. Имитационное моделирование системы передачи данных с адаптивным выбором помехоустойчивого кода по оценке состояния канала связи. Информатика и системы управления. 2020;(4):17–24.

14. Владимиров С.С., Остапчук Р.Л., Скакунов И.Р. Методы организации адаптивного помехоустойчивого кодирования. Вестник СПбГУТ. 2024;2(1). URL: https://vestnik-sut.ru/2024-1/C02.pdf

15. Genga Yu., Oyerinde O., Versfeld J. Symbol-Level Iterative Information Set Decoding of RS Codes. Alexandria Engineering Journal. 2023;73:1–10. https://doi.org/10.1016/j.aej.2023.04.034

16. Raviv T., Schwartz A., Be'ery Ya. Deep Ensemble of Weighted Viterbi Decoders for Tail-Biting Convolutional Codes. Entropy. 2021;23(1). https://doi.org/10.3390/e23010093

17. Kumar D.D., Selvakumari R.Sh. Performance Analysis of Min-Sum Based LDPC Decoder Architecture for 5G New Radio Standards. Materials Today: Proceedings. 2022;62:4965–4972. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.03.693

18. Healy C.T., Al Rawi A., Tsimenidis Ch.C. LDPC-Coded Modulation Performance Analysis and System Design. IEEE Access. 2020;8:212166–212176. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3038082

19. Hebbar S.A., Mishra R.K., Ankireddy S.K., Makkuva A.V., Kim H., Viswanath P. TinyTurbo: Efficient Turbo Decoders on Edge. In: 2022 IEEE International Symposium on Information Theory (ISIT), 26 June – 01 July 2022, Espoo, Finland. IEEE; 2022. P. 2797–2802. https://doi.org/10.1109/ISIT50566.2022.9834589

20. Xu J., Yuan Yi. Channel Coding in 5G New Radio. Boca Raton: CRC Press; 2022. 330 p. https://doi.org/10.1201/9781003336174

21. Фам К.К., Глушанков Е.И., Ву Т.З. Исследование адаптивных цифровых линий радиосвязи с обратной связью. Информационные технологии и телекоммуникации. 2024;12(3):52–67. https://doi.org/10.31854/2307-1303-2024-12-3-52-67