cahtНаучный вестник МГТУ ГАCivil Aviation High Technologies2079-06192542-0119Moscow State Technical University of Civil Aviation (MSTU CA)10.26467/2079-0619-2022-25-5-70-79caht-2067Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGМетод 128-позиционной квадратурной амплитудно-поляризационной манипуляцииMethod of 128-position quadrature amplitude-polarization manipulationКорнеевП. Е.KorneevP. E.

Корнеев Павел Евгеньевич, кандидат технических наук, доцент кафедры технологий автоматизированного производства

г. Егорьевск

Pavel E. Korneev, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Manufacturing Automation Technologies Chair

Yegoryevsk

paul-korn@yandex.ruЕгорьевский технологический институт (филиал) ФГБОУ «Московский государственный технологический университет "СТАНКИН"»РоссияYegoryevsk Technological Institute (branch), FSFEI HE Moscow State Technological University “STANKIN”Russian Federation2022021120222557079Copyright © Корнеев П.Е., 20222022Корнеев П.Е.Korneev P.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://avia.mstuca.ru/jour/article/view/2067

Функционирование современных цифровых систем связи, как правило, происходит в сложной помеховой обстановке. Воздействие на систему связи оказывают разнообразные виды помех: как естественные помехи, связанные с условиями распространения радиоволн, так и искусственные помехи, связанные с электромагнитной совместимостью радиотехнических средств, характеристиками каналов связи и т. д. Прикладные вопросы повышения помехозащищенности цифровых систем связи весьма актуальны в настоящее время. При этом повышения помехозащищенности целесообразно достигать рациональными способами, не требующими существенного увеличения энергетики излучаемых сигналов. Методы, основанные на применении алгоритмов обработки специальных видов сигналов, наиболее перспективны на сегодняшний день. Пристальное внимание радиоспециалистов обращено к методам цифровой обработки поляризационно-манипулированных сигналов, которые при сохранении пропускной способности системы связи позволяют получить существенный выигрыш параметров помехозащищенности системы связи. При этом наблюдается удачное сочетание данных методов с уже известными методами цифровой обработки сигналов. В данной статье рассмотрен многопозиционный метод квадратурной амплитудно-поляризационной манипуляции (М-КАПМ), где число позиций M = 27 = 128 (128-КАПМ). Модуляционный символ при 128-КАПМ состоит из 7-разрядного цифрового кода. Цель данной работы заключается в аналитическом описании метода 128-позиционной квадратурной амплитудно-поляризационной манипуляции при передаче по каналу связи 7-разрядных двоичных модуляционных символов. В ходе математического моделирования сформировано и визуализировано сигнальное созвездие. Приведена структурная схема модулятора. Практическая значимость данной работы заключается в том, что квадратурную амплитудно-поляризационную манипуляцию можно рассматривать как универсальный вид цифровой модуляции, который можно применять вместо известных на сегодняшний день квадратурных видов манипуляции.

The functioning of modern digital communication systems tends to occur in a complex interference environment. The communication system is affected by various types of jamming: both natural noises associated with the conditions of radio waves propagation, and artificial interference concerned with electromagnetic compatibility of radio equipment, characteristics of communication channels, etc. Applied issues of enhancing digital communication systems interference insusceptibility are quite relevant at the present time. Concurrently, it is advisable to achieve an increase in interference insusceptibility by rational methods that do not require a significant increase in the emitted signals energy. The techniques based on the use of algorithms for processing special types of signals are the most promising to this date. Radio specialists address the methods for digital processing of polarization-manipulated signals which, while maintaining the communication system carrying capacity, allow us to obtain an essential gain in the parameters of the communication system interference insusceptibility. At the same time, a successful combination of these methods with the already known techniques of digital signal processing is noted. This article considers the multi-position method of quadrature amplitude-polarization manipulation (M-QAPM), where the number of positions M = 27 = 128 (128-QAPM). The modulation symbol at 128-QAPM consists of a 7-bit digital code. The purpose of this article is to describe analytically the method of 128-position quadrature amplitude-polarization manipulation when transmitting 7-bit binary modulation symbols over a communication channel. During mathematical modeling, a signal constellation was formed and visualized. The structural diagram of the modulator was given. The practical significance of the given paper lies in the fact that quadrature amplitude-polarization manipulation can be considered as a universal type of digital modulation, which can be applied instead of the currently known quadrature types of manipulation.

поляризация радиоволнквадратурные методы обработки сигналаполяризационная манипуляцияpolarization of radio wavesquadrature methods of signal processingpolarization manipulationReferencesЕгоров Е.И., Калашников Н.И., Михайлов A.C. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. М.: Радио и связь, 1986. 304 с.Egorov, E.I., Kalashnikov, N.I. & Mihaylov, A.S. (1986). [Use of the radio frequency spectrum and radio interference]. Moscow: Radio i svyaz, 304 p. (in Russian)Яманов Д.Н., Жаворонков С.С. Многопозиционные сигналы с поляризационной манипуляцией // Научный Вестник МГТУ ГА. 2007. № 112. С. 52–56.Jamanov, D.N. & Zhavoronkov, S.S. (2007). Multilevel signals with polarization shift keying. Nauchnyy Vestnik MGTU GA, no. 112, pp. 52–56. (in Russian)Гусев К.Г., Филатов А.Д., Сополев А.П. Поляризационная модуляция. М.: Советское радио, 1974. 288 с.Gusev, K.G., Filatov, A.D. & Sopolev, A.P. (1974). [Polarization modulation]. Moscow: Sovetskoye radio, 288 p. (in Russian)Поповский В.В. Особенности использования поляризации и поляризационновременных методов обработки сигналов в системах связи // Средства связи. 1982. № 21. С. 5–12.Popovskiy, V.V. (1982). [Features of the use of polarization and polarization-time methods of signal processing in communication systems]. Sredstva svyazi, no. 21, pp. 5–12. (in Russian)Родимов А.П. Поляризационные методы обработки радиосигналов / А.П. Родимов, В.В. Поповский, В.И. Дмитриев, В.В. Никитченко // Зарубежная радиоэлектроника. 1981. № 4. С. 38–48.Rodimov, A.P., Popovskiy, V.V., Dmitriyev, V.I. & Nikitchenko, V.V. (1981). [Polarization methods of radio signal processing]. Zarubezhnaya radioelektronika, no. 4, pp. 38–48. (in Russian)Гусев К.Г. Поляризационная модуляция. Харьков: ХВКИУ, 1968. 328 с.Gusev, K.G. (1968). [Polarization modulation]. Kharkiv: KhVKIU, 328 p. (in Russian)Chu T.S. Analysis and prediction of cross-polarization on earth-space links // Annales des Télécommunications. 1981. Vol. 36. Pp. 140–147. DOI:10.1007/BF02997017Chu, T.S. (1981). Analysis and prediction of cross-polarization on earth-space links. Annales des Télécommunications, vol. 36, pp. 140–147. DOI:10.1007/BF02997017Козлов А.И., Логвин А.И., Сарычев В.А. Поляризация радиоволн. Поляризационная структура радиолокационных сигналов: монография. М.: Радиотехника, 2005. 704 с.Kozlov, A.I., Logvin, A.I. & Sarychev, V.A. (2005). [Polarization of radio waves. Polarization structure of radar signals: monography]. Moscow: Radiotekhnika, 704 p. (in Russian)Коростелев А.А. Пространственновременная теория радиосистем. М.: Радио и связь, 1987. 320 с.Korostelev, A.A. (1987). [Space-time theory of radio systems]. Moscow: Radio i svyaz, 320 p. (in Russian)Вагапов Р.Х. Дистанционные методы исследования морских льдов / Р.Х. Вагапов, В.П. Гаврило, А.И. Козлов, Г.А. Лебедев, А.И. Логвин. СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. 341 с.Vagapov, R.Kh., Gavrilo, V.P., Kozlov, A.I., Lebedev, G.A. & Logvin, A.I. (1993). [Remote methods of sea ice research]. St.Petersburg: Gidrometeoizdat, 341 p. (in Russian)Курдюмов О.А., Сагач В.Е. Антенны эллиптической поляризации в спутниковой навигации и телеметрии. М.: Радиотехника, 2018. 160 с.Kurdyumov, O.A. & Sagach, V.E. (2018). [Elliptical polarization antennas in satellite navigation and telemetry]. Moscow: Radiotekhnika, 160 p. (in Russian)Голиков А.М. Модуляция, кодирование и моделирование в телекоммуникационных системах. Теория и практика: учеб. пособие. СПб.: Лань, 2018. 452 с.Golikov, A.M. (2018). [Modulation, coding and modeling in telecommunication systems: Tutorial]. St.Petersburg: Lan, 452 p. (in Russian)Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: пер. с англ. 2-е изд. М.: Вильямс, 2003. 1104 с.Sklar, B. (2001). Digital communications: fundamentals and applications. 2nd ed. Publisher: Prentice Hall, 1079 p.Bertsekas D., Tsitsilis J. Introduction to probability. 2nd ed. MA, Belmont: Athena Scientific, 2008. 544 p.Bertsekas, D. & Tsitsilis, J. (2008). Introduction to probability. 2nd ed. Belmont, MA, Athena Scientific, 544 p.Gray R.M., Davidson L.D. Introduction to statistical signal processing. Cambridge University Press, 2004. 463 p.Gray, R.M. & Davidson, L.D. (2004). Introduction to statistical signal processing. Cambridge University Press, 463 p.Корнеев П.Е. Дискретизация поляризованного сигнала // Научный Вестник МГТУ ГА. 2018. Т. 21, № 3. С. 169–177. DOI:10.26467/2079-0619-2018-21-3-169-177Korneev, P.E. (2018). The discretization of the polarized signal. Civil Aviation High Technologies, vol. 21, no. 3, pp. 169–177. DOI:10.26467/2079-0619-2018-21-3-169-177 (in Russian)Гадзиковский В.И. Цифровая обработка сигналов. М.: Солон-Пресс, 2013. 769 с.Gadzikovskiy, V.I. (2013). [Processing of a digital signal]. Moscow: Solon-Press, 769 p. (in Russian)Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: учеб. пособие. 3-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 768 с.Sergiyenko, A.B. (2011). [Processing of a digital signal: Tutorial]. 3rd ed. St.Petersburg: BKhV-Peterburg, 768 p. (in Russian)Оппенгейм А., Шафер Р. Цифровая обработка сигналов. 3-е изд., испр. / Пер. с англ. под ред. С.Ф. Боева. М.: Техносфера, 2012. 1048 с.Oppenheim, A.V. & Schafer, R.W. (1975). Digital signal processing. Prentice Hall Inc., Englewood Cliffe, New Jersey, 585 p.Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. 3-е изд. М.: Высшая школа, 2000. 462 с.Baskakov, S.I. (2000). [Radio circuits and signals]. 3rd ed. Moscow: Vysshaya shkola, 462 p. (in Russian)Bellanger M. Digital processing of signals: Theory and practice. 3rd ed. New York: Wiley, 2000. 456 p.Bellanger, M. (2000). Digital processing of signals: Theory and practice. 3rd ed. New York, Wiley, 456 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.