Помехоустойчивость алгоритмов приёма сигналов с многоимпульсной позиционно-импульсной модуляцией
Парфенов В.И., Голованов Д.Ю.

 

Воронежский государственный университет, Воронеж, Россия

Аннотация:

В работе предложен алгоритм оценки временных положений и амплитуд импульсов периодической последовательности по незначительному количеству отсчётов, число которых определяется только числом этих импульсов. Рассмотрена работа этого алгоритма в случае, когда фильтром, ограничивающим спектр исходного сигнала, является идеальный фильтр низких частот, а также фильтр Найквиста и определены условия перехода от одного фильтра к другому. Исследована эффективность предложенного алгоритма на основе анализа зависимости рассеяния оценки временных положений и амплитуд от отношения сигнал/шум и числа импульсов последовательности. Показано, что с этой точки зрения эффективность работы алгоритма снижается с ростом числа импульсов последовательности и уменьшением отношения сигнал/шум.
Отмечено, что предложенный алгоритм, в отличие от классического алгоритма максимального правдоподобия, не требует поиска максимума функции большого числа переменных, и в то же время характеристики оценок оказываются практически одинаковыми для обоих этих методов. Показано также, что точность оценки предложенного алгоритма может быть повышена за счёт незначительного увеличения количества отсчётов сигнала.
Полученные результаты могут быть использованы при практическом проектировании лазерных систем связи, в которых в качестве метода передачи сообщений используется многоимпульсная позиционно-импульсная модуляция.

Ключевые слова:
многоимпульсная позиционно-импульсная модуляция, идеальный фильтр низких частот, фильтр Найквиста, алгоритм оценки, метод MUSIC, отношение сигнал/шум, рассеяние оценки, метод максимального правдоподобия, функция правдоподобия.

Цитирование:
Парфенов, В.И. Помехоустойчивость алгоритмов приёма сигналов с многоимпульсной позиционно-импульсной модуляцией / В.И. Парфенов, Д.Ю. Голованов // Компьютерная оптика. – 2018. – Т. 42, № 1. – С. 167-174. – DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-1-167-174.

Литература:

  1. Радиосистемы передачи информации / И.М. Тепляков, Б.В. Рощин, А.И. Фомин, В.А. Вейцель; под ред. И.М. Теплякова. – М.: Радио и связь, 1982. – 264 с.
  2. Гальярди, Р.М. Оптическая связь / Р.М. Гальярди, Ш. Карп; пер. с англ. – М.: Связь, 1978. – 424 с.
  3. Wada, A. Enhancement of dynamic range of optical fiber sensor using fiber Bragg grating Fabry–Pérot interferometer with pulse-position modulation scheme: Compensation of source wavelength-sweep nonlinearity / A. Wada, S. Tanaka, N. Takahashi // IEEE Photonics Journal. – 2013. – Vol. 5, Issue 4. – P. 1-8. – DOI: 10.1109/JPHOT.2013.2276971.
  4. Sahin, S. Improvement of required SNR for satellite-to-ground optical communication via aperture diversity by using PPM / S. Sahin // Proceedings of 10th International Symposium on Communication Systems, Networks and Digital Signal Processing (CSNDSP). – 2016. – P. 175-179. – DOI: 10.1109/CSNDSP.2016.7573929.
  5. Esman, D.J. Frequency-hopping pulse position modulation ultrawideband receiver / D.J. Esman, V. Ataie, B.P.-P. Kuo, N. Alic, S. Radic // Journal of Lightwave Technology. – 2017. – Vol. 35, Issue 10. – P. 1894-1899. – DOI: 10.1109/JLT.2017.2672527.
  6. Peppas, K.P. Performance of underwater optical wireless communication with multi-pulse pulse-position modulation receivers and spatial diversity / K.P. Peppas, A.C. Boucouvalas, Z. Ghassemloy // IET Optoelectronics. – 2017. – Vol. 11, Issue 5. – P. 180-185. – DOI: 10.1049/iet-opt.2016.0130.
  7. Hassan, M. Error performance study of MPPM optical communication systems with finite extinction ratios / M. Hassan, S. Shapsough, T. Landolsi, A.F. Elrefaie // Proceedings of International Conference on Industrial Informatics and Computer Systems (CIICS). – 2016. – P. 1-4. – DOI: 10.1109/ICCSII.2016.7462445.
  8. Zhang, P. Wagner-like decoding for noncoherent PPM based ultra-low-power communications / P. Zhang, F.M.J. Willems, L. Huang // Proceedings of IEEE 24th International Symposium on Personal Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC). – 2013. – P. 932-937. – DOI: 10.1109/PIMRC.2013.6666271.
  9. Tur, R. Innovation rate sampling of pulse streams with application to ultrasound imaging / R. Tur, Y.C. Eldar, Z. Friedman // IEEE Transactions on Signal Processing. – 2011. – Vol. 59, Issue 4. – P. 1827-1842. – DOI: 10.1109/TSP.2011.2105480.
  10. Katsu, K. Performance evaluation on correlation detection and energy detection for ultra wideband-impulse radio communication with multi-pulse position modulation scheme in implant body area networks / K. Katsu, D. Anzai, J. Wang // IET Communications. – 2013. – Vol. 7, Issue 13. – P. 1430-1436. – DOI: 10.1049/iet-com.2013.0015.
  11. Зубаченко, В.Л. Разработка систем кодирования для оптоэлектронных атмосферных каналов (ОАК) и волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) / В.Л. Зубаченко, В.П. Дмитриев, П.А. Бобович, И.В. Коршунов // Компьютерная оптика. – 2006. – № 30. – С. 80-91.
  12. Оппенгейм, А. Цифровая обработка сигналов / А.В. Оппенгейм, Р.В. Шафер; под ред. А.С. Ненашева; пер. с англ. – М.: Техносфера, 2006. – 856 с.
  13. Марпл.-мл., С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения / С.Л. Марпл.-мл.; пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 584 с.
  14. Ye, J.C. Compressive sampling using annihilating filter-based low-rank interpolation / J.C. Ye, J.M. Kim, K.H. Jin, K. Lee // IEEE Transaction on Information Theory. – 2016. – Vol. 63, Issue 2. – P. 777-801. – DOI: 10.1109/TIT.2016.2629078.
  15. Condat, L. Cadzow denoising upgrated: A new projection method for the recovery of Dirac pulses from noisy linear measurements / L. Condat, A. Hirabayashi // Sampling Theory in Signal and Image Processing. – 2015. – Vol. 14, Issue 1. – P. 17-47.
  16. Safak, M. Digital communications / M. Safak. – Chichester: John Wiley and Sons Ltd., 2017. – 906 p. – ISBN: 978-1-11909125-7.
  17. Bellasi, D.E. Energy-efficiency analysis of analog and digital Compressive Sensing in wireless sensors / D.E. Bellasi, L. Benini // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers. – 2015. – Vol. 62, Issue 11. – P. 2718-2729. – DOI: 10.1109/TCSI.2015.2477579.
  18. Donoho, D.L. Compressed sensing / D.L. Donoho // IEEE Transactions on Information Theory. – 2006. – Vol. 52, Issue 4. – P. 1289-1306. – DOI: 10.1109/TIT.2006.871582.
  19. Парфенов, В.И. Принципы построения и анализ эффективности функционирования беспроводных сенсорных сетей на основе теории Compressive Sensing / В.И. Парфенов, Д.Ю. Голованов // Цифровая обработка сигналов. – 2016. – № 2. – С. 14-19.
  20. Парфенов, В.И. Определение незанятых частотных поддиапазонов по сжатым измерениям / В.И. Парфенов, Д.Ю. Голованов // Инфокоммуникационные технологии. – 2015. –Т. 13, №3. – С. 305-312.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20