Защита когерентно-импульсных РЛС от комбинированных помех. 2. Анализ влияния декоррелирующих факторов на эффективность адаптивной последовательной ПВОС

Вторая статья цикла, посвященного современным методам защиты когерентно-импульсных РЛС от комбинированных помех (аддитивная смесь внутреннего шума, маскирующих активных шумовых и пассивных помех). Проведен количественный анализ влияния декоррелирующих факторов на эффективность адаптивных последовательных систем с раздельной пространственно-временной обработкой сигналов на фоне комбинированных помех, когда пространственная обработка с компенсацией активных шумовых помех предшествует межпериодной обработке с компенсацией пассивных помех. Полученные в результате анализа величины энергетических потерь при флуктуации случайной оценки весового вектора пространственной обработки, получаемой от периода к периоду зондирования по классифицированной выборке шумовых помех ограниченного объема, подтвердили необходимость фиксации (запоминания) этого вектора на период межпериодной компенсации пассивных помех. Показано, что дополнительная неклассифицированность обучающей выборки помех увеличивает энергетические потери.

Анализ выравнивания помехи на основе предварительного кодирования многопользовательской системы MIMO

В современных системах связи подавление помех является исключительно важным для улучшения эффективности работы системы. Постоянно растущий спрос на беспроводную связь вызвал появление новой группы исследователей, занимающихся вопросами спектральной эффективности, максимально возможными скоростями передачи для пользователей, и вопросами повторного использования частотного спектра и минимального уровня помех. Выравнивание помех IA (interference alignment) является новым способом подавления межсотовых помех ICI (inter-sell interference) сети, что ведет к улучшению работы системы. Одним из эффективных методов, реализующих указанную схему, является выравнивание сигнала помехи от каждого передатчика соседней соты в заданном направлении, и получении комбинированного вектора приемной антенны каждого пользователя. При наличии полной информации о состоянии канала и наличии в системе обратной связи с передатчиком базовой станции соты, система IA может увеличивать общую пропускную способность системы. Увеличение спектральной эффективности на границе соты в сотовой системе связи является одним из главных факторов эффективной работы. Эта статья основана на исследовании пользователей сотовой системы связи на границе соты. В этой работе использованы методы планирования для выбора лучших пользователей и антенн из больших групп пользователей и антенн, соответственно. В статье рассмотрена конструкция с прекодером, где методы выбора антенны и пользователя основаны на частичном IA в сети с двумя и тремя сотами для многопользовательской системы со многими входами и многими выходами MU-MIMO (multiuser MIMO) с нисходящим спутниковым каналом связи. Проведен сравнительный анализ рабочей эффективности системы с использованием метода предварительного кодирования на основе сингулярного разложения SVD (singular value decomposition) и метода предварительного кодирования на основе среднегеометрического разложения GMD (geometric mean decomposition). В работе использована кодовая книга сети LTE, которая известна как передатчику, так и приемнику.

Метод редукции авторегрессионной модели речевого сигнала для систем передачи речи по низкоскоростным каналам связи

Рассмотрена задача редукции, или сокращения порядка p >> 1 авторегрессионной модели (АР-модель) речевого сигнала по критерию минимума потерь полезной информации. Задача сформулирована как оптимизационная в терминах дискретного спектрального моделирования. Указано, что наиболее острой проблемой при ее решении является необходимость масштабирования параметров АР-модели под моделируемый сигнал на каждом шаге итеративных вычислений. Для преодоления указанной проблемы предложено использовать в качестве целевого функционала оптимизационной задачи меру информационного рассогласования сигналов в частотной области со свойством масштабной инвариантности. На ее основе разработан новый метод редукции АР-модели, в котором операция масштабирования вынесена за рамки итеративной процедуры оптимизации. Эффективность предложенного метода обоснована теоретически и исследована экспериментально. Показано, что основным эффектом его применения по сравнению с методом Берга, является выигрыш по точности редуцированной АР-модели в информационной метрике Кульбака–Лейблера. Полученные результаты адресованы исследователям и разработчикам систем и технологий цифровой передачи речи по низкоскоростным каналам связи.

Аппроксимационный метод исследования характеристик акустооптической линии задержки

В статье показаны высокие потенциальные возможности акустооптической линии задержки (АОЛЗ) для обработки широкополосных аналоговых сигналов. Обоснована актуальность разработки теории физических процессов в АОЛЗ, пригодной для прикладных применений. Предложен аппроксимационный метод решения этой проблемы. Показано, что при использовании кусочно-линейной аппроксимации, расчет временных и частотных характеристик АОЛЗ значительно упрощается. Получены универсальные формулы для определения выходного отклика АОЛЗ, его длительности и времени нарастания, при различных соотношениях длительности входного импульса и времени пересечения лазерного пучка упругим волновым пакетом. Предложена методика и формулы для определения частоты среза АОЛЗ. Проведено численное моделирование предложенных формул и доказана их адекватность. Обсуждена возможность использования полученных формул для исследования характеристик АОЛЗ за пределами граничной частоты. Установленные закономерности и результаты численного анализа экспериментально апробированы на макете АОЛЗ с прямым детектированием. Параметры осциллограмм входного и выходного импульсов, которые получены при различных соотношениях длительности входного импульса ко времени пересечения лазерного пучка упругим волновым пакетом, обсуждены в контексте установленных закономерностей и результатов численного анализа. По нормированному экспериментальному графику амплитудно-частотной характеристики АОЛЗ определена частота среза и показано ее соответствие с результатами численного анализа.

Оптимизация параметров сумматоров и устройства быстрого сдвига на основе технологии QCA

По сравнению с полевыми транзисторами, имеющими структуру «металл–оксид–полупроводник» (МОП-структура), клеточные автоматы на квантовых точках, или квантовые клеточные автоматы QCA (quantum-dot cellular automata) обеспечивают большие преимущества. В статье рассмотрена реализация с помощью технологии QCA цифровых схем, таких как полный сумматор, мультиплексор, сумматор с запоминанием переноса, сумматор с переключением переноса, сумматор с пропуском переноса, и устройство быстрого сдвига для получения надежной архитектуры устройств в области наноэлектроники. Цель состоит в том, чтобы получить концептуальную схему для оптимизации QCA конструкций с использованием копланарных ячеек, что является достаточно гибким решением для использования при конструировании сложных систем. В результате этого синтеза получены новые конструкции, которые пригодны для создания наноэлектронных схем. Для проверки цифровых схем в синтезированных конструкциях, представленных в этой статье, использовался пакет разработки и моделирования QCADesigner. Среда моделирования QCA использована для верификации конструкций, определения параметров, и выполнения цифровых вычислений. Главная цель этой работы состоит в разработке конструкции робастного сумматора в терминах ограниченной площади ячейки, и других стоимостных элементов. Использован копланарный метод для построения QCA топологии различных сумматоров, который является более эффективным и компактным. Результаты сравнения показали, что использование новых цифровых конструкций обеспечивает лучшие результаты, и обеспечивает более надежную архитектуру, по сравнению с существующими конструкциями.

Конструирование псевдослучайных дискретных сигналов с дробной степенной угловой модуляцией

В статье рассмотрен подход к конструированию псевдослучайных дискретных сигналов с дробной степенной угловой модуляцией (УМ). Показано, что такие сигналы, заданные на дискретном множестве значений времени с равномерным шагом дискретизации, приобретают свойства псевдослучайных последовательностей. Для сконструированных сигналов определены огибающая и фаза, использующие концепцию аналитического сигнала. Установлено, что временная дискретизация представления колебания с помощью произведения двух функций, использующая ВКБ-приближение (Вентцеля–Крамерса–Бриллюэна) для решения уравнения параметрического осциллятора, нарушает условие медленности изменения его частоты (физическая реализуемость решения). Показано, что механизм появления псевдослучайного поведения дискретных сигналов с дробной степенной УМ основан на свойствах последовательностей алгебраических иррациональных чисел. Исследованы функции неопределенности и автокорреляционные функции спектров Фурье сконструированных сигналов. Рассмотрена скрытность сконструированных сигналов с точки зрения их маскировки под шум, основанной на расчете непараметрической BDS-статистики (Brock–Dechert–Scheinkman). Исследованы оценки значений BDS-статистик для разных длительностей сконструированных сигналов. Предложен метод повышения скрытности сконструированных сигналов.

Энтропийный анализ систем распределенной генерации

Запропоновано для ентропійного аналізу систем розосередженої генерації використовувати функцію ентропійної дивергенції. Приведено опис системи розосередженої генерації через розподіл носіїв та ресурсів генерації та споживання. Запропоновано методику розрахунку імовірностей мікро- та макростанів системи. Наведено функцію ентропійної дивергенції, як інтегральну характеристику макростану системи розосередженої генерації, а також її основні властивості. Розраховано ентропійну дивергенцію потоку сонячного випромінювання. Проведено імітаційне моделювання системи розосередженої генерації, що складається з відновлюваного джерела енергії, накопичувача та активного навантаження, у програмному середовищі Matlab R2020a Simulink®. Наведено часові залежності зміни стану заряду накопичувача. Розраховано ентропію та ентропійну дивергенцію потоку енергії на виході накопичувача у такій системі. Показано, що для зменшення величини ентропійної дивергенції потоку енергії на виході накопичувача, необхідно наблизити режим його роботи до гранично допустимого. Для цього необхідно змінювати ємність накопичувача у відповідності до ентропійної дивергенції потоку сонячного випромінювання, взятої з протилежним знаком. При цьому баланс енергії у системі зберігається, хоча тривалості інтервалів часу, коли накопичувач повністю заряджений та повністю розряджений, зменшуються.

Разрежение спектра собственных колебаний открытого двухзеркального резонатора с помощью модоселективных рассеивателей на поверхности одного из зеркал

В статье предложена эффективная процедура разрежения спектра собственных колебаний двухзеркальных открытых резонаторов (ОР), основанная на размещении рассеивателей со специально подобранным геометрическим профилем на поверхности одного из зеркал, и образующих с ним единый модоселективный отражатель. С помощью этой процедуры для ОР с плоским и цилиндрическим зеркалами синтезированы два профиля таких рассеивателей. Один из них представляет собой прямоугольный металлический брус, другой — отражатель уголковоэшелеттного типа с тремя симметричными относительно плоскости симметрии резонатора ступенями прямоугольной формы. Геометрия этих рассеивателей подобрана так, чтобы при размещении на плоском зеркале ОР они оказывали минимальное влияние на пространственно-частотные характеристики рабочего собственного колебания, и существенным образом понижали добротность большинства остальных. Рассчитаны спектральные характеристики ОР с такими вставками при возбуждении как токовым источником, так и собственной модой подводящего волновода. Показана возможность существенного уменьшения числа собственных колебаний ОР, по сравнению с резонатором без таких рассеивателей. При использовании рассеивателя уголковоэшелетного типа наблюдался эффект увеличения радиационной добротности рабочего колебания. Использованная методика определения геометрического профиля рассеивателей пригодна для разрежения спектра ОР произвольных размеров и формы зеркал.

Адаптивный цифровой тропосферный модем для линии тропосферной связи с двумя станциями тропосферной радиосвязи различных модификаций

Совместную работу двух цифровых систем тропосферной связи (ЦСТС) можно быстро реализовать с помощью адаптивного сигнального управления одновременно на обеих станциях. Такое управление возможно организовать с помощью адаптивного алгоритма моделирования линии тропосферной связи (ЛТС) путем использования ЦСТС и контроля сигналов на выходе и входе адаптивных антенн (АдА), адаптивных передатчиков (АдП) и адаптивных приемников (АдПр) на каждой станции. Авторами использован современный цифровой тропосферный модем (ЦТМ) на одной станции и адаптивная обработка сигналов на основе специального цифрового блока управления (СЦБУ) на другой станции. В результате, адаптивное сигнальное управление одновременно на обеих станциях стабилизирует уровни тропосферных сигналов на этих станциях, что обеспечивает нормальную информационную надежность ЛТС с ЦСТС различной модификации при их совместной работе.