Noise Immunity of Single-Sideband Modulation Signals with a Controlled Carrier Level

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Single-sideband modulation is actively used in the organization of communication through the ionospheric channel in the decameter range of radio waves. This is due to the fact that transmissions with single-sideband modulation make it possible to minimize the frequency band while maintaining the information transfer rate and at the same time increase the noise immunity of reception in relation to transmissions with amplitude and frequency analog modulation. At the same time, the widespread use of quadrature synthesis technologies has opened up new possibilities for the formation of transmissions with single-sideband modulation without the direct use of filtering procedures. An analysis of the implementation features of the method of quadrature synthesis of signals with single-sideband modulation showed that the introduction of an additional parameter into its procedures will allow you to control the residual level of the carrier wave, and thereby control the noise immunity of the reception. The opened opportunities made it possible to develop a method and a device for generating a single-sideband modulation signal with an adjustable level of the carrier wave that implements it. The technologies of quadrature synthesis of signals of amplitude modulation and single-sideband modulation with the suppressed carrier are considered both at the level of analytical modeling and using a standard quadrature modulator. The necessity of transition to the analytical form of representation of the modulating signal is substantiated. The role and place of the Hilbert converter in the formation of signals with single-sideband modulation are shown. Known technologies for generating single-sideband modulation signals with a stored pilot signal are considered. The possibility of controlling the value of the stored pilot signal at the level of quadrature synthesis procedures is substantiated. An analytical model and, based on it, a structural diagram have been developed that allow one to generate single-sideband modulation signals with an adjustable pilot signal level. The results of analytical modeling are demonstrated. The value of the provided energy gain as a result of regulation by the residual level of the carrier wave is calculated. Approaches to assessing the noise immunity of transmissions with single-sideband modulation are analyzed. An approach is proposed for calculating the bit error probability of SSB transmissions manipulated by discrete oscillations based on the results of energy redistribution between the carrier oscillation and the sideband, determined by the residual pilot signal level. Conclusions and proposals for the practical implementation of the results obtained are formulated.

About the authors

S. V Dvornikov

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation»

Email: practicdsv@yandex.ru
Tikhoretsky Av. 3

S. S Dvornikov

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation»

Email: dvornik.92@mail.ru
Tikhoretsky Av. 3

K. D Zheglov

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «St. Petersburg State University of Aerospace Instrumentation»

Email: zheglov.k@gmail.com
Bolshaya Morskaya St. 67А

References

  1. Carson J. Method and Means for Signaling with High Frequency Waves № US 1449382. AT&T, 1923.
  2. Дворников С.В, Овчинников Г.Р., Балыков А.А. Программный симулятор ионосферного радиоканала декаметрового диапозона // Информация и космос. 2019. № 3. С. 6–12.
  3. Леушин А.В. Потенциальная помехоустойчивость командной радиолинии управления // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. Т. 76. № 7. С. 20–29.
  4. Kokhanov A.B., Yemelianov S.V., Derevyagin Y.V. Single Sideband Hartley Amplitude Modulation // Radioelectronics and Communications Systems. 2020. vol. 63. no. 11. pp. 574–585. doi: 10.3103/S0735272720110023.
  5. Коханов А.Б. Однополосная квадратурная модуляция // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника. 2017. Т. 60. № 3 (657). С. 123–131.
  6. What is SSB: Single Sideband Modulation. Electronics Notes. Available at: https://www.electronics-notes.com/articles/radio/modulation/single-sideband-ssb-basics.php. (accessed 29.01.2022).
  7. Ye Z., Jun M., Leilei W., Dongyan W., Li Zh., Jiangnan X. Optical Polarization Division Multiplexing Transmission System Based on Simplified Twin-SSB Modulation. Sensors. 2022. vol. 22(20). pp. 7700. doi: 10.3390/s22207700.
  8. Hualong Ye., Leihong Zh., Kaimin W., Dawei Zh. Study on the key technology of ghost imaging based on orthogonal frequency division multiplexing // Opticheskii Zhurnal. 2021. vol. 88. no. 8. pp. 20–31.
  9. Рахлин В.П., Сак П.В. Повышение энергетических показателей КВ-передатчика с однополосной модуляцией речевой информации при применении автоматической регулировки режима // Техника радиосвязи. 2021. № 4(51). С. 37–43.
  10. A-Imam Al-S., Ahmed J., Ayman A. Bahrain Polytechnic. Graphical Analysis of Single Sideband Modulation. International Journal of Computing and Digital Systems. IJCDS Journal, 2021. vol. 10(1). doi: 10.12785/ijcds/1001111.
  11. Дворников С.В. Демодуляция сигналов на основе обработки их модифицированных частотно-временных распределений // Цифровая обработка сигналов. 2009. № 2. С. 7–11.
  12. Никишкин П.Б., Витязев В.В. Методы широкополосной передачи данных на основе сигналов с частотным разделением каналов // Цифровая обработка сигналов. 2020. № 3. С. 45–49.
  13. Щербаков В.В., Солодков А.Ф., Задерновский А.А. Расширенные форматы однополосной модуляции двухэлектродного модулятора Маха-Цендера // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2019. Т. 1. С. 395–399.
  14. Алексеев А.А., Железняк В.К., Комарович В.Ф., Дворников С.В. Автоматизированная система контроля интенсивности физических полей рассеивания сигналов // Научное приборостроение. 2000. Т. 10. № 3. С. 77–87.
  15. Sinicyna E., Davydov V., Galichina A., Lukiyanov A., Shishkov A., Podstrigaev A. A study of temperature dependence of phase shift in optoelectronic path of direction finder channels // Journal of Physics: Conference Series. 2019. pp. 012075.
  16. Rosepreet K., Manoj S. Generation of Single Sideband-Suppressed carrier (SSB-SC) Signal Based on Stimulated Brillouin Scattering. Journal of Physics: Conference Series. vol. 2327. IOP Publishing, 2022. pp. 012025. doi: 10.1088/1742-6596/2327/1/012025.
  17. Дворников С.В., Бородин Е.Ю., Маджар Х., Махлуф Ю.Х. Частотно-временное оценивание параметров сигналов на основе функций огибающих плотности распределения их энергии // Информация и космос. 2007. № 4. С. 41–45.
  18. Нефедов Е.А. Исследование двухкаскадной системы формирования сигналов с однополосной амплитудной модуляцией // Сборник тезисов работ XLVII Международной молодёжной научной конференции Гагаринские чтения. Москва: Издательство "Перо", 2021. С. 551.
  19. Бойсунов Б.П., Короткова Л.А. Формирование радиосигналов с использованием преобразования частоты с одной боковой полосой // Достижения науки и образования. 2021. № 3(75). С. 21–23.
  20. Дворников С.В. Теоретические основы синтеза билинейных распределений. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2007. 268 с.
  21. Егоров С.Б., Горбачев Р.И. Аналитическая модель шумового сигнала с медленной спектрально-амплитудной модуляцией для пассивного шумолокатора // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2020. Т. 1. № 52. С. 6.
  22. Kulkarni A., Kothavade S., Patel D. Assessment of SSB, Modified-SSB and VSB Modulation Techniques based on Modulation Index, Extinction Ratio, Chromatic Dispersion and Received RF power. International Conference on Communication information and Computing Technology (ICCICT). 2021. pp. 1–7. doi: 10.1109/ICCICT50803.2021.9509947.7.
  23. Дворников С.В., Пшеничников А.В. Формирование спектрально-эффективных сигнальных конструкций в радиоканалах передачи данных контрольно-измерительных комплексов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2017. Т. 60. № 3. С. 221–228. doi: 10.17586/0021-3454-2017-60-3-221-228.
  24. Бобков В.И., Снытко Ю.Н. Алгоритм формирования аналитического сигнала инфракрасного газоанализатора устойчивого к качке // Энергетика, информатика, инновации: Сборник трудов XI Международной научно-технической конференции. Смоленск: Универсум; филиал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ», 2021. Т. 1. С. 63–67.
  25. Кобяков Р.С., Новожилов Р.Н., Писарев И.А., Жеглов А.В., Медведев С.Ю. Некоторые методы повышения точности компенсации фазовой нестабильности при передаче сигналов частоты и времени // Труды Института прикладной астрономии РАН. 2021. № 58. С. 36–40. doi: 10.32876/ApplAstron.58.36-40.
  26. Huang C., Chan E. Photonic techniques for generating a single RF sideband with no second order sidebands. IEEE Photonics Journal. 2022. vol. 14. no 1. doi: 10.1109/JPHOT.2021.3123168.
  27. Weber P. The History of Single Sideband Modulation Archived 2004-01-03. Wayback Machine, 2004.
  28. Kahn L. Single-sideband transmission by envelope elimination and restoration. Proceedings of the IRE. 1952. vol. 40(7). pp. 803–806. doi: 10.1109/JRPROC.1952.273844.
  29. Дворников А.С., Гудков М.А., Аюков Б.А., Федосов А.Ю., Подгорный А.В., Заседателев А.Н., Дворников С.В., Крячко А.Ф., Пшеничников А.В. Анализ помехоустойчивости передач с однополосной модуляцией в каналах с флуктуационными помехами // Вопросы радиоэлектроники. Серия: Техника телевидения. 2022. № 4. С. 58–64.
  30. Суржиков В.Ф., Компанийцев А.В. Физическое моделирование цифровых каналов СВЧ-связи с бинарным амплитудно-манипулированным сигналом в среде MATLAB // Мир науки, культуры, образования. 2022. № 1(92). С. 119–122. doi: 10.24412/1991-5497-2022-192-119-122.
  31. Дворников С.В. Демодуляция сигналов на основе обработки их модифицированных частотно-временных распределений // Цифровая обработка сигналов. 2009. № 2. С. 7–11.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».