"Цифровая обработка сигналов" №3-2021 год: рефераты статей
| |
Аннотация:
Классическая Фурье-обработка финитных информационных дискретных сигналов (ФИД сигналов) является важнейшим методомцифрового анализа, моделирования, оптимизации,
совершенствования управления и принятия решений. Теоретическая основа классической Фурье-обработки ФИД сигналов – дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Практическая основа классической Фурье-обработки ФИД сигналов – быстрое преобразование Фурье (БПФ). Практика применения классической Фурье-обработки ФИД сигналов, подтвердив ее эффективность, выявила и ряд негативных эффектов присущих этому виду цифровой обработки сигналов (ЦОС). Эффект наложения (aliasing effect), гребешковый эффект (scalloping effect), эффект частокола (picket fence effect), существенно влияют на результатив ность анализа, моделирования, оптимизации, совершенствования управления и принятия решений. Для повышения эффективности и
результативности Фурье-обработки ФИД сигналов авторами данной работы разработано обобщение теоретической основы классической Фурье-обработки – ДПФ в виде параметрического преобразования ДПФ (ДПФ-П). Поскольку непосредственное применение параметрической Фурье-обработки ФИД сигналов (как и применение классической Фурье-обработки ФИД сигналов) требует выполнения N2 комплексных умножений, то для практической реализации этого вида ФИД сигналов необходимы быстрые процедуры. Цель исследования: разработка алгоритмов быстрого параметрического дискретного преобразования Фурье (БПФ-П). В работе разработаны быстрые процедуры реализации ДПФ-П прореживанием по времени. Предложены параметрические БПФ-П с замещением (in place) и без замещения (no place). Дана оценка эффективности алгоритмов БПФ-П. Практическая значимость работы заключается в том, что разработанные алгоритмы параметрического быстрого преобразования Фурье позволяют сократить вычислительные затраты на выполнение параметрических дискретных преобразований на три и более порядков.
Ключевые слова:
быстрое преобразование Фурье, финитный сигнал, Фурье-обработка, проблема, негативные эффекты дискретного преобразования Фурье, базис, варьируемый параметр.
Об авторах:
Пономарева О.В., д.т.н., профессор Ижевского государственного технического университета имени М.Т. Калашникова, e-mail: ponva@mail.ru;
Пономарев А.В., к.э.н., доцент Ижевского государственного технического университета имени М.Т. Калашникова, e-mail: palexizh@gmail.com
Смирнова Н.В., к.т.н., доцент Севастопольского государственного университета, e-mail: yolkanv@gmail.com
|
|
|
Грачев М.В., Паршин Ю.Н.
|
Аннотация:
Рассматривается метод анализа многоканальной приемной системы с сильным взаимным влиянием. Для описания и учета взаимного влияния на характеристики сигнала на выходе многоканальной приемной системы используется матрица взаимных импедансов. Используется метод регулировки величины взаимного влияния с использованием коэффициента масштабирования. Представлена модель сигнала и шумов в многоканальной приемной системе с взаимным влиянием. Рассмотрены варианты весовой обработки сигналов в многоканальной приемной системе с взаимным влиянием без учета искажений сигнала и шумов, с учетом искажения только сигнала и с учетом искажений, как сигнала, так и шумов. Проведен анализ выходного отношения сигнал-шум от величины взаимного влияния, количества каналов приемной системы, размера апертуры антенной системы. Показаны возможности повышения эффективности обработки сигналов в многоканальных приемных системах с взаимным влиянием.
Ключевые слова:
многоканальная приемная система, обработка сигналов, взаимное влияние, матрица взаимных импедансов, метод масштабирования, оптимальный весовой вектор, оптимизация нагрузочных импедансов.
Об авторах:
Грачев М.В., младший научный сотрудник кафедры РТУ Рязанского государственного радиотехнического университета им. В.Ф. Уткина, email: grachev.m.v@rsreu.ru
Паршин Ю.Н., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой РТУ Рязанского государственного радиотехнического университета им. В.Ф. Уткина, email: parshin.y.n@rsreu.ru
|
|
|
Цимбал В.А., Потапов С.Е., Потапова И.Д.
Математическое моделирование процессов информационного обмена дискретными сообщениями по каналам связи на основе производящих функций вероятности случайной величины // Цифровая обработка сигналов. 2021. №3. С. 17-23.
Аннотация:
Предложен новый математический аппарат моделирования процессов доведения дискретных сообщений по каналам связи с решающей обратной связью, основанный на теории производящих функций вероятности случайной величины. Дано обоснование состоятельности применения этого аппарата для моделирования широкого круга процессов информационного обмена дискретными сообщениями и подтверждение достоверности получаемых с его помощью математических моделей.
Ключевые слова:
виртуальные маршруты, информационный обмен, вероятностно-временные характеристики, марковские неоднородные случайные процессы, производящие функции вероятностей.
Об авторах:
Цимбал В.А., д.т.н., профессор филиала Военной академии РВСН имени Петра Великого в г. Серпухове, e-mail: tsimbalva@mail.ru
Потапов С.Е., к.т.н., доцент Военной академии РВСН имени Петра Великого, e-mail: 41kaf_rabota@mail.ru
Потапова И.Д., преподаватель филиала Военной академии РВСН имени Петра Великого в г. Серпухове, e-mail: 41kaf_rabota@mail.ru
|
Пахотин В.А., Власова К.В., Петров С.В., Алещенко А.Н., Симонов Р.В.
Потенциальные возможности систем связи с ограниченной частотной полосой каналов // Цифровая обработка сигналов. 2021. №3. С. 24-29. |
|
Аннотация:
Рассмотрена проблема уплотнения каналов в системах связи с ограниченной частотной полосой. Предложено решение этой проблемы на основе фильтров максимального правдоподобия , позволяющих проводить фильтрацию канальных сигналов из состава группового сигнала в области их неортогональности..Выведены выражения, определяющие структуру, импульсные и частотные характеристики фильтров максимального правдоподобия. Обсуждаются их отличительные особенности. Решаются вопросы ограничений в системах связи, обусловленных соотношением неопределенности. Приведены результаты модельных расчетов, иллюстрирующих потенциальные возможности решения проблемы уплотнения каналов в системах связи. Анализируются результаты фильтрации для сигналов, модулированных оконными функциями Чебышева. Анализируются потенциальные возможности фильтрации сигнальных созвездий в двухканальной системе связи с малым частотным различием каналов.
Ключевые слова:
системы связи с ограниченной частотной полосой каналов, соотношение неопределенности, оконные функции Чебышева, неортогональные сигналы, функционал правдоподобия, уплотнение каналов.
Об авторах:
Пахотин В.А., д.ф.-м.н., профессор, профессор Института физико-технических наук и информационных технологий Балтийского федерального университета им. И. Канта, e-mail: VPakhotin@kantiana.ru
Власова К.В., к.ф.-м.н., доцент Балтийской государственной академии РФ, e-mail: p_ksenia@mail.ru
Петров С.В., аспирант Института физико-технических наук и информационных технологий Балтийского федерального университета им. И. Канта, e-mail: VPakhotin@kantiana.ru
Алещенко А.Н., доцент Института физико-технических наук и информационных технологий Балтийского федерального университета им. И. Канта
Симонов Р.В., аспирант Института физико-технических наук и информационных технологий Балтийского федерального университета им. И. Канта
|
|
|
Аннотация:
Рассмотрена разработка математического и алгоритмического обеспечения для спектрального анализа сигналов на основе вычисления и усреднения периодограммных оценок спектральной плотности мощности (СПМ). Особенностью данной разработки является формирование псевдоансамбля подлежащих обработке сегментов с применением бинарно-знакового стохастического квантования реализации анализируемого сигнала. Использование данного вида квантования позволило осуществить аналитическое вычисление интегральных операций при переходе от аналоговой формы модифицированных периодограмм к их вычислению в дискретном виде. Вследствие этого вычисление оценки СПМ свелось к обработке дискретных значений функций, вид которых определяется только видом применяемых оконных функций. Основными операциями такой обработки являются операции сложения и вычитания. Практически исключена необходимость выполнения операций умножения, что повышает оперативность проведения спектрального анализа. Результаты численного эксперимента показали, что разработанный подход позволяет осуществлять спектральный анализ при достаточно низком отношении сигнал/шум.
Ключевые слова:
спектральная плотность мощности, периодограмма, оконная функция, бинарное стохастическое квантование.
Об авторах:
Якимов В.Н., д.т.н., профессор Самарского государственного технического университета, e-mail: yvnr@hotmail.com
Машков А.В., аспирант Самарского государственного технического университета, e-mail: mavstu@list.ru
|
|
|
Маслаков М.Л., Терновая А.К.
Цифровая обработка сигналов. 2021. №3. С. 36-40.
|
Аннотация:
Рассматривается задача анализа сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией (КАМ). Целью работы является построение плотности распределения вероятностей коэффициентов комплексной огибающей КАМ сигнала. Для построения плотности применяются гистограммный метод и метод максимума правдоподобия. Показаны результаты численного моделирования.
Ключевые
слова:
плотность распределения вероятностей, комплексная огибающая, квадратурная амплитудная модуляция, гистограммный метод, метода максимума правдоподобия, отношение сигнал/шум, дисперсия шума.
Об
авторах:
Маслаков М.Л., к.т.н., ведущий научный сотрудник, АО «Российский институт мощного радиостроения», e-mail: maslakovml@gmail.com
Терновая А.К., студентка ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича», e-mail: ternovaya_00@bk.ru
|
|
|
Егоров В.В., Маслаков М.Л.
Оценка отношения сигнал/шум для коротких выборок информационных сигналов // Цифровая обработка сигналов. 2021. №3. С. 41-43.
|
Аннотация:
Предложен метод оценки отношения сигнал/шум на основе информационных сигналов малой длительности. Данная задаче сведена к решению обратной задачи или задачи обратного моделирования, при этом оценивается величина дисперсии шумовой составляющей. На основе этой оценки могут быть получены оценки отношения сигнал/шум и вероятности ошибки на бит. Показаны результаты численного моделирования.
Ключевые слова:
оценка, отношение сигнал/шум, дисперсия шума, вероятность ошибки на бит.
Об авторах:
Егоров В.В., д.т.н., с.н.с., главный научный сотрудник, АО «Российский институт мощного радиостроения»; заведующий кафедрой ФГАОУ ВО ГУАП
Маслаков М.Л., к.т.н., ведущий научный сотрудник, АО «Российский институт мощного радиостроения», e-mail: maslakovml@gmail.com
|
|
|
Асаф М., Пономарев О.Г.
Цифровая обработка сигналов. 2021. №3. С. 44-49.
|
Аннотация:
Приведено краткое описание алгоритмов формирования и детектирования сигналов PUCCH нулевого формата, условий использования этого формата для передачи управляющей информации. Особое внимание в работе уделяется процедуре выбора порогового значения, используемого для обнаружения сигнала нулевого формата в принятом радиокадре. Проведенный анализ результатов численного эксперимента по обнаружению и детектированию сигналов PUCCH формата 0 позволил предложить новый алгоритм выбора порогового значения, исключающий зависимость значения порога от отношения сигнал/шум. Сопоставление результатов численного моделирования с требованиями стандарта 3GPP на вероятность неверного обнаружения сигнала полностью подтвердило эффективность предлагаемого алгоритма.
Ключевые слова:
5G-NR, PUCCH, UCI, фазовый сдвиг, уровень порога.
Об авторах:
Асаф М., аспирант кафедры радиофизики Томского государственного университета, e-mail: md.moh1600@gmail.com
Пономарев О.Г., к. ф.-м. н., доцент кафедры радиофизики Томского государственного университета, e-mail: ponomarev@phys.tsu.ru
|
|
|
Вершинин В.А.
Передача дискретных сообщений узкополосными симплексными и ортогональными сигналами // Цифровая обработка сигналов. 2021. №3. С. 50-53.
Аннотация:
Рассматривается передача дискретных сообщений. Для передачи используются два множества симплексных узкополосных сигналов, причем любые два сигнала из этих множеств ортогональны. Одновременно передаются два элемента сообщения. Один элемент передается симплексными элементарными сигналами одного множества, а другой – симплексными элементарными сигналами второго множества. Таким образом, одновременно передаются два элементарных сигнала, принадлежащие разным множествам, их разделение осуществляется благодаря ортогональности. Приведены удельные затраты полосы частот, пик-фактор и помехоустойчивость передачи. Рассмотрена возможность формирования передаваемого сигнала и обработки принимаемого сигнала с использованием комплексной огибающей. При этом основная часть алгоритма формирования и обработки осуществляется в низкочастотной области.
Ключевые слова:
дискретное сообщение, симплексные сигналы, ортогональные сигналы, узкополосные сигналы, удельные затраты полосы частот, комплексная огибающая, помехоустойчивость.
Об авторах:
Вершинин В.А., к.т.н., доцент, e-mail: vershinin-vladimir@yandex.ru
|
|
Горюшкин Р.С.
Решение задачи прямого моделирования узкополосных систем с использованием адаптивных гребенчатых БИХ-фильтров //
Цифровая обработка сигналов. 2021. №3. С. 54-57.
Аннотация:
Цифровая адаптивная фильтрация нашла применение во многих областях цифровой обработки сигналов: в системах связи, радиолокации, обработке аудио- и видеоданных. Типичной задачей является прямое моделирования неизвестной системы. В данной работе исследуется применение цифровых адаптивных гребенчатых фильтров с бесконечной импульсной характеристикой для решения задачи прямого моделирования узкополосных систем.
Ключевые слова:
адаптивная фильтрация, прямое моделирование, гребенчатый фильтр, БИХ-фильтры, узкополосная система.
Об авторах:
Горюшкин Р.С., н.с. кафедры ТОР РГРТУ, e-mail: gorushkin.r.s@tor.rsreu.ru
|
|
Дворянков Д.А., Андросов В.В., Витязев С.В.
Алгоритм автофокусировки методом оптимизации резкости для повышения разрешающей способности бортовой системы радиовидения // Цифровая обработка сигналов. 2021. №3. С. 58-63. |
Аннотация:
Проводится исследование эффективности автофокусировки методом оптимизации резкости при использовании в качестве метрики резкости суммы различных степеней интенсивности пикселей радиолокационного изображения (РЛИ). Показано, что автофокусировка РЛИ методом оптимизации резкости даёт положительный результат в тех случаях, когда традиционные алгоритмы восстановления изображения не работают достаточно эффективно. Установлено, что использование метода золотого сечения и метода чисел Фибоначчи позволяет многократно (более чем в 5 раз) уменьшить время автофокусировки РЛИ по отношению к прямому перебору, при соизмеримой точности восстановления. Даются рекомендации по выбору параметра β, определяющего степень интенсивности пикселей изображения. В частности установлено, что по критерию «качество/время восстановления» наилучшей является метрика [I(x,y)]2 (β = 2).
Ключевые слова:
автофокусировка, радиолокационное изображение, оптимизация резкости, разрешающая способность, фазовые ошибки, пиксели изображения.
Об авторах:
Дворянков Д.А., аспирант Рязанского государственного радиотехнического университета им. В.Ф.Уткина
Андросов В.В., главный конструктор АО «Государственный Рязанский приборный завод»
Витязев С.В., к.т.н., доцент Рязанского государственного радиотехнического университета им. В.Ф.Уткина,e-mail: Vityazev.s.v@tor.rsreu.ru
|
|
