Петербургские ученые разработали высокоточный аппарат для более быстрой передачи радиосигналов
В перспективе разработка может использоваться в системах радиосвязи общего или специального назначения, а также в радионавигации, радиолокации и прочих смежных областях.
Вейвлет-преобразование представляет собой специальный математически обоснованный метод анализа и обработки различных типов сигналов (аудио-, видеосигналов) и данных (документов, изображений). Сегодня он является мощным инструментом, который используется в различных областях науки и техники. Так, например, в медицине вейвлет-преобразование помогает при диагностировании различных заболеваний путем анализа рентгеновских снимков, результатов МРТ и других биомедицинских данных. Свое широкое применение данный инструмент находит в задачах передачи и обработки информации с использованием радиосигналов, обеспечивая обмен данными между корреспондентами, а также определяя расстояние до объектов и их скорость при одновременной минимизации помех и искажений в процессе передачи.
В то же время, большинство перечисленных выше сигналов характеризуется наличием в своем составе фрагментов, которые являются причиной непроизводительных затрат частотно-временных ресурсов (длительности интервала времени, выделенных для передачи информации) при их обработке. К таким затратам можно отнести включение сегментов синхронизирующих импульсов и защитных интервалов в состав передаваемых кодовых последовательностей. Кроме того, при передаче информации в ее состав вносится определенная избыточность за счет помехозащищенного кодирования и обеспечения имитозащищенности (защиты криптосистемы от навязывания ложных данных).
По этой причине перед исследователями стоит задача разработки математического аппарата для оптимизации процесса частотно-временной синхронизации (ЧВС) с минимальными временными и ресурсными затратами.
«Совместно с заведующим кафедрой радиостроения и средств связи Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения Владимиром Викторовичем Егоровым мы разработали математический аппарат для обработки и передачи OFDM-сигналов. Нам удалось с максимальной точностью определить моменты времени установления частотно-временной синхронизации», – рассказал доцент кафедры информационных систем (ИС) СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Дмитрий Михайлович Клионский.
Задачей совместного исследования ученых СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и ГУАП являлось повышение информационной скорости передачи данных за счет сокращения непроизводительных затрат при максимально возможной точности ЧВС.
«За счет предложенных быстрых вычислительных алгоритмов нам удалось повысить информационную скорость передачи данных на 20-30%. Разработанный на основе вейвлет-преобразования аппарат может быть использован в радионавигации, радиолокации, а также практически во всех современных системах беспроводной радиосвязи», – подчеркнул Дмитрий Михайлович.
Результаты исследований приняты к публикации в виде научной статьи «Применение гармонического вейвлет-преобразования в задачах обработки и анализа OFDM-сигналов» в журнале «Цифровая обработка сигналов» в 2024 году.