Application of homomorphic filtering for multiplicatively interacting signals and data sampling windows during periodic evaluation

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The object of the study is information transmission systems. Improving the quality of information on the receiving side is considered as the subject of the study. The authors consider in detail such aspects of the topic as the formation of a procedure that significantly reduces the influence of intersymbol interference caused by the interaction of the signal itself and the sampling window. This source of errors, as a rule, is dominant at information transfer rates close to the bandwidth of the communication channel. Studies on reducing the influence of intersymbol distortions are important and relevant, and in recent years a significant number of works have been devoted to them. A signal model simulating the transmission of a sequence of non-modulated pulses of the meander type was considered. It was assumed that the processing of the incoming pulse stream is carried out in real time based on the procedures of periodic evaluation of each element. The methodological basis of the research was the methods of mathematical modeling of information transmission systems and linearization methods using the generalized superposition principle. The main result of the conducted research is the proposed method of forming a homomorphic filter for processing the incoming pulse stream in real time based on the procedures of periodic evaluation of each element. The algorithm of its functioning ensures the transformation of the multiplicative interaction of the signal and the sampling windows into an additive one and ensures the separation of the multiplicatively interacting transmitted information signal and the sampling window in the communication channel. The resulting procedure, which reduces the effect of intersymbol interference on the receiving side, is an implementation of an optimal filter based on a homomorphic transformation. An estimate of the magnitude of intersymbol interference is obtained when using the proposed processing method. The effectiveness of the method in signal streaming processing is demonstrated. The expressions are obtained in the most general form and can be detailed within the framework of the described information transfer model, which is the subject of further research.

References

  1. Фыонг Д. В. Классификация систем передачи информации, использующих единый ресурс. // Радиотехника и электроника: материалы 55-й юбилейной научной конференции аспирантов, магистрантов и студентов.Минск, 2019. С. 57-58.
  2. Землянухин П. Преобразование сигналов нелинейными цепями систем передачи информации. Litres, 2022. 142 с.
  3. Канавин С.В., Панычев С.Н., Самоцвет Н.А. Метод повышения помехоустойчивости систем связи и передачи информации на основе нелинейной корреляционной фильтрации сигналов // Вестник Воронежского института МВД России. 2021. №. 1. С. 143-152.
  4. Нефедов В.И., Сигов А.С. Основы радиоэлектроники и связи. Под ред. В. И. Нефедова. М.: Высшая школа, 2009. 735 с.
  5. Рудько А.С., Филатов В.И., Немчанинов А.С. Способ передачи данных по радиоканалу сверхширокополосным импульсным сигналом в космических системах связи // T-Comm-Телекоммуникации и Транспорт. 2017. Т. 11. №. 2. С. 4-9.
  6. Никишкин П.Б., Витязев В.В. Методы широкополосной передачи данных на основе сигналов с частотным разделением каналов // Цифровая обработка сигналов. 2020. Т. 3. С. 45-49.
  7. Nouri A., Asvadi R., Chen J., Vontobel P.O. Finite-Input Intersymbol Interference Wiretap Channels. IEEE Information Theory Workshop (ITW). At: Kanazawa, Japan, 2021, pp. 1-7.
  8. Kavcic A., Ma X., Mitzenmacher M. Binary Intersymbol Interference Channels: Gallager Codes, Density Evolution, and Code Performance Bounds. IEEE Trans. Inform. Theory, 2003. Vol. 49, no.7, pp. 1636-1652.
  9. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. М.: Изд. Дом «Вильямс», 2003. 1104 с.
  10. Артюшенко В.М., Воловач В.И. Обнаружение сигналов при воздействии мультипликативных помех на фоне аддитивного шума. // Журнал радиоэлектроники, 2020, № 7. С. 1-24.
  11. Полушин П.А., Архипов Н.А., Шалина В.В. Модификация метода кодирования при борьбе с межсимвольными искажениями цифровых сигналов с модуляцией QPSK. // Радиотехнические и телекоммуникационные системы, 2023, №4. С. 33-40.
  12. Викулов А.С. Модель межканальной интерференции в сетях IEEE 802.11 в задаче оценки пропускной способности. // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2019, №1. С. 36-45.
  13. Qian B., Wang X., Wen J., Zhang S., Chen C. Novel Intersymbol Interference Cancellation Scheme to Enable Parallel Computational and High-Performance Faster-Than-Nyquist Signaling. IEEE Access, 2017. Vol. 5, pp. 24758-24765.
  14. Егорова Е.В., Аксяитов М.Х., Рыбаков А.Н. Обработка информации с использованием гомоморфных фильтров // Инновации в науке и практике. 2018. С. 153-160.
  15. Барбарина Е.Б., Шеховцов Д.В., Мушта А.И. Генератор модулированных по частоте прямоугольных импульсов в субмикронном технологическом базисе // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2017. Т. 13. №. 2. С. 55-57.
  16. Сердюков Ю.П. Метод эффективной обработки импульсно-модулированных сигналов // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2004. № 5. С. 36-42.
  17. Сердюков Ю.П. Концентрирующие интегральные преобразования при обработке сигналов с широтно-импульсной модуляцией // Технологии приборостроения. 2004. № 4. С. 50-63.
  18. Клюев Л.Л. Теория электрической связи. М.: Новое знание, Инфра-М, 2019. 448 с.
  19. Хургин Я.И., Яковлев В.П. Финитные функции в физике и технике. (2-е издание). Издательство: УРСС, 2010 г. 416 с.
  20. Белов А.Д., Полушин П.А. Методы "мягкой" и "жесткой" коррекции для борьбы с межсимвольными искажениями цифровых сигналов. // Проектирование и технология электронных средств. 2020, № 1. С. 33-37.
  21. Макаров С.Б., Завьялов С.В., Овсянникова А.С. Оптимизация формы сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией с использованием критерия заданной скорости спада уровня внеполосных излучений. // Известия ВУЗ России. Радиоэлектроника, 2022, № 4(25). С. 6-22.
  22. Зубарев В.Ю., Пономаренко Б.В., Вострецов А.Г. О выборе элементарных сигналов для радиосистем со сложными сигналами. // Доклады АН Высшей школы РФ, 2023, № 1(58). С. 39-55.
  23. Королев А.Д., Кореневский Н.А., Кузнецов Д.Н. и др. Интеллектуальные программно-аппаратные комплексы передачи информации в телемедицинских сетях. 2-е изд., испр. и доп. Томск : Издательский дом Томского государственного университета, 2019. 359 с.
  24. Лобов Е.М., Алаа А. Обзор существующих методов коррекции межсимвольных искажений радиосигналов в цифровых системах связи с использованием машинного обучения. // Телекоммуникации и информационные технологии. 2023, №1. С. 109-119.
  25. Tengtrairat N., Woo W.L., Dlay S.S., Gao B. Online noisy single-channel source separation using adaptive spectrum amplitude estimator and masking. IEEE Transactions on Signal Processing. 2015. Vol 64, no. 7, pp. 1881-1895.
  26. Бейтмен Г., Эрдейи А. Таблицы интегральных преобразований. М.: Наука, 1969. Т. 1. 344 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».