Scientific and analytical journal «Vestnik Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia» Scientific and analytical journal «Vestnik Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia» Научно-аналитический журнал "Вестник Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России" 2218-130X 98913 10.61260/2218-130X-2025-1-31-41 ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ INFORMATICS, COMPUTER ENGINEERING AND CONTROL ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ AMPLITUDE MANIPULATION SIGNAL DEMODULATOR WITH ADAPTIVE DECISION THRESHOLD ДЕМОДУЛЯТОР СИГНАЛОВ АМПЛИТУДНОЙ МАНИПУЛЯЦИИ С АДАПТИВНЫМ ПОРОГОМ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ https://orcid.org/0009-0009-5513-9302 Прошин Федор Алексеевич Proshin Fedor A. fedorproshin@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-4549-787X Казакевич Елена Владимировна Kazakevich Elena V. kev-pgups@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-6595-2024 Алексеев Артем Игоревич Alekseev Artem I. alekseevartem-i@yandex.ru https://orcid.org/0009-0001-1573-6171 Маслова Анна Андреевна Maslova Anna A. bloodyelis@yandex.ru https://orcid.org/0009-0006-8573-6333 Гришанов Илья Сергеевич Grishanov Il'ya S. ilia911119@gmail.com https://orcid.org/0009-0004-3225-7414 Погорелов Андрей Анатольевич Pogorelov Andrey A. anpog@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0002-4889-0001 Дворников Сергей Викторович Dvornikov Sergey V. practicdsv@yandex.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg state transport university of Emperor Alexander I Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg state transport university of Emperor Alexander I Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Russian Federation Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М.Буденного Budyonny Military Academy of the Signal Corps Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения Санкт-Петербург Россия Saint-Petersburg state university of aerospace instrumentation Saint-Petersburg Russian Federation Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного Санкт-Петербург Россия Military academy of communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny Saint-Petersburg Russian Federation 18 05 2025 18 05 2025 2025 1 31 41 30 12 2024 20 01 2025 https://journals.igps.ru/en/nauka/article/98913/view

Цель данной работы заключается в разработке метода адаптивной подстройки порогового значения принятия решения, который позволит с минимальными ошибками выполнять демодуляцию сигнальных посылок в виде длинных последовательностей амплитудно-манипулированных нулей (единиц), передаваемых в каналах с замираниями. Для достижения поставленной цели произведён анализ существующих устройств-прототипов, условия их применимости, выявлены слабые стороны и свойства, на основании чего разработана структурная схема устройства. Для обоснования преимуществ предложенного демодулятора произведена его экспериментальная проверка. Результаты эксперимента показывают, что разработанное устройство обладает более высокими, по сравнению с рассмотренными демодуляторами сигналов, показателями помехоустойчивости, обеспечивая при определённых параметрах практически безошибочную демодуляцию сигналов амплитудной манипуляции, которые включают длинные последовательности нулей и единиц при наличии замираний в канале. Разработанное устройство может существенно повысить помехоустойчивость систем радиосвязи декаметрового диапазона.

The purpose of this work is to develop a method for adaptive adjustment of the decision threshold value, which will allow demodulation of signal packets in the form of long sequences of amplitude-manipulated zeros (ones) transmitted in channels with fading with minimal errors. To achieve this goal, an analysis of existing prototype devices was carried out, the conditions of their applicability, weaknesses and properties were identified, on the basis of which a block diagram of the device was developed. To substantiate the advantages of the proposed demodulator, its experimental verification was performed. The experimental results show that the developed device has higher noise immunity indicators compared to the considered signal demodulators, providing, under certain parameters, almost error-free demodulation of amplitude manipulation signals, which include long sequences of zeros and ones in the presence of fading in the channel. The developed device can significantly increase the noise immunity of radio communication systems in the decameter range.

 канал с замиранием сигналы амплитудной модуляции адаптивный порог принятия решения ошибка демодуляции fading channel amplitude modulation signals adaptive decision threshold demodulation error

Брюханов Ю.А., Поелуев С.С., Надин В.С. Влияние гармонической помехи на прием сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. Т. 76. № 9. С. 66–72. DOI: 10.18127/j20700784-202209-04. Bryuhanov Yu.A., Poeluev S.S., Nadin V.S. Vliyanie garmonicheskoj pomekhi na priem signalov s kvadraturnoj amplitudnoj manipulyaciej // Uspekhi sovremennoj radioelektroniki. 2022. T. 76. № 9. S. 66–72. DOI: 10.18127/j20700784-202209-04. Управление параметрами сигналов с амплитудной манипуляцией в радиолиниях морской подвижной службы / А.А. Павлов [и др.] // Информация и космос. 2023. № 2. С. 12–17. EDN GEDBJE. Upravlenie parametrami signalov s amplitudnoj manipulyaciej v radioliniyah morskoj podvizhnoj sluzhby / A.A. Pavlov [i dr.] // Informaciya i kosmos. 2023. № 2. S. 12–17. EDN GEDBJE. Брюханов Ю.А., Лукашевич Ю.А. Эффекты квантования сигналов с амплитудной манипуляцией // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 1 (1). С. 42–48. DOI: 10.18127/j00338486-202001(01). Bryuhanov Yu.A., Lukashevich Yu.A. Effekty kvantovaniya signalov s amplitudnoj manipulyaciej // Radiotekhnika. 2020. T. 84. № 1 (1). S. 42–48. DOI: 10.18127/j00338486-202001(01). Помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией в присутствии фазоманипулированной помехи / Г.В. Куликов [и др.] // Журнал радиоэлектроники. 2019. № 7. С. 2. DOI: 10.30898/1684-1719.2019.7.10. EDN AUSXBS. Pomekhoustojchivost' priema signalov s kvadraturnoj amplitudnoj manipulyaciej v prisutstvii fazomanipulirovannoj pomekhi / G.V. Kulikov [i dr.] // Zhurnal radioelektroniki. 2019. № 7. S. 2. DOI: 10.30898/1684-1719.2019.7.10. EDN AUSXBS. Довбня В.Г., Коптев Д.С. Способы восстановления несущего колебания для демодуляторов сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией // Телекоммуникации. 2020. № 8. С. 2–7. EDN DXGGVB. Dovbnya V.G., Koptev D.S. Sposoby vosstanovleniya nesushchego kolebaniya dlya demodulyatorov signalov s kvadraturnoj amplitudnoj manipulyaciej // Telekommunikacii. 2020. № 8. S. 2–7. EDN DXGGVB. Анализ факторов, влияющих на помехоустойчивость сигналов квадратурной амплитудной манипуляции / С.В. Дворников [и др.] // Вопросы радиоэлектроники. Сер.: Техника телевидения. 2014. № 1. С. 3–11. EDN TFLMUH. Analiz faktorov, vliyayushchih na pomekhoustojchivost' signalov kvadraturnoj amplitudnoj manipulyacii / S.V. Dvornikov [i dr.] // Voprosy radioelektroniki. Ser.: Tekhnika televideniya. 2014. № 1. S. 3–11. EDN TFLMUH. Довбня В.Г., Севрюков А.Е. Влияние нелинейных искажений на помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией // Известия Юго-Западного государственного университета. Сер.: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2015. № 3 (16). С. 49–55. EDN VAWEMZ. Dovbnya V.G., Sevryukov A.E. Vliyanie nelinejnyh iskazhenij na pomekhoustojchivost' priema signalov s kvadraturnoj amplitudnoj manipulyaciej // Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Ser.: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika, informatika. Medicinskoe priborostroenie. 2015. № 3 (16). S. 49–55. EDN VAWEMZ. Быстрый цифровой алгоритм демодуляции сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией / В.П. Литвиненко [и др.] // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2018. Т. 14. № 4. С. 108–112. EDN XWHIBV. Bystryj cifrovoj algoritm demodulyacii signalov s kvadraturnoj amplitudnoj manipulyaciej / V.P. Litvinenko [i dr.] // Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2018. T. 14. № 4. S. 108–112. EDN XWHIBV. Павлов А.А., Дворников С.В. Повышение энергетического потенциала линий радиосвязи с амплитудной модуляцией // Морской вестник. 2023. № 2 (86). С. 79–82. Pavlov A.A., Dvornikov S.V. Povyshenie energeticheskogo potenciala linij radiosvyazi s amplitudnoj modulyaciej // Morskoj vestnik. 2023. № 2 (86). S. 79–82. Общая теория связи / Д.Л. Бураченко [и др.]; под ред. Л.М. Финка. Л.: ВАС, 1970. 412 с. Obshchaya teoriya svyazi / D.L. Burachenko [i dr.]; pod red. L.M. Finka. L.: VAS, 1970. 412 s. Дворников С.С. Адаптивный порог принятия решения на основе апостериорной обработки сигналов // Информация и космос. 2020. № 3. С. 26–33. Dvornikov S.S. Adaptivnyj porog prinyatiya resheniya na osnove aposteriornoj obrabotki signalov // Informaciya i kosmos. 2020. № 3. S. 26–33. Брюханов Ю.А., Поелуев С.С. Влияние гармонической помехи на вероятность ошибочного приема сигналов с амплитудной манипуляцией // Успехи современной радиоэлектроники. 2022. Т. 76. № 1. С. 69–75. DOI: 10.18127/j20700784-202201-06. Bryuhanov Yu.A., Poeluev S.S. Vliyanie garmonicheskoj pomekhi na veroyatnost' oshibochnogo priema signalov s amplitudnoj manipulyaciej // Uspekhi sovremennoj radioelektroniki. 2022. T. 76. № 1. S. 69–75. DOI: 10.18127/j20700784-202201-06. Жукова И.Н. Имитационное моделирование обработки сложных сигналов с псевдослучайным законом амплитудной манипуляции в РЛС с синтезированием апертуры // Вестник Новгородского государственного университета. 2013. № 75-2. С. 17–21. EDN SGWLRZ. Zhukova I.N. Imitacionnoe modelirovanie obrabotki slozhnyh signalov s psevdosluchajnym zakonom amplitudnoj manipulyacii v RLS s sintezirovaniem apertury // Vestnik Novgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. 2013. № 75-2. S. 17–21. EDN SGWLRZ. Орощук И.М. Динамическая модель рэлеевского канала с замираниями // Журнал радиоэлектроники. 2002. № 10. С. 4. Oroshchuk I.M. Dinamicheskaya model' releevskogo kanala s zamiraniyami // Zhurnal radioelektroniki. 2002. № 10. S. 4. Демодулятор сигналов амплитудной манипуляции: пат. 2781271 Рос. Федерация / С.В. Дворников [и др.]; заявитель и патентобладатель Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. № 2022108363; заявл. 30.03.22; опубл. 11.10.22. Demodulyator signalov amplitudnoj manipulyacii: pat. 2781271 Ros. Federaciya / S.V. Dvornikov [i dr.]; zayavitel' i patentobladatel' Sankt-Peterburgskij gosudarstvennyj universitet aerokosmicheskogo priborostroeniya. № 2022108363; zayavl. 30.03.22; opubl. 11.10.22. Денисов В.Е. Влияние неравномерности частотной характеристики затухания морской среды на помехоустойчивость когерентного приема бинарных сигналов с амплитудной манипуляцией и с прямоугольной огибающей // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2016. Т. 16. № 5. С. 247–250. Denisov V.E. Vliyanie neravnomernosti chastotnoj harakteristiki zatuhaniya morskoj sredy na pomekhoustojchivost' kogerentnogo priema binarnyh signalov s amplitudnoj manipulyaciej i s pryamougol'noj ogibayushchej // Fundamental'nye problemy radioelektronnogo priborostroeniya. 2016. T. 16. № 5. S. 247–250. ГОСТ 33973–2016. Железнодорожная электросвязь. Поезная радиосвязь. Технические требования и методы контроля // ЭЛЕКТРОННЫЙ ФОНД правовой и нормативно-технической документации. URL: http://www.docs.cntd.ru (дата обращения: 24.12.2024). GOST 33973–2016. Zheleznodorozhnaya elektrosvyaz'. Poeznaya radiosvyaz'. Tekhnicheskie trebovaniya i metody kontrolya // ELEKTRONNYJ FOND pravovoj i normativno-tekhnicheskoj dokumentacii. URL: http://www.docs.cntd.ru (data obrashcheniya: 24.12.2024). Исследование работы модели приёмного устройства цифрового канала связи / В.В. Андреев [и др.] // Оригинальные исследования. 2023. Т. 13. № 3. С. 267–274. Issledovanie raboty modeli priyomnogo ustrojstva cifrovogo kanala svyazi / V.V. Andreev [i dr.] // Original'nye issledovaniya. 2023. T. 13. № 3. S. 267–274. Жданова И.М., Дворников С.С., Дворников С.В. Обнаружение аномалий трафика на основе обработки их фреймовых вейвлет-преобразований // Труды учебных заведений связи. 2024. Т. 10. № 5. С. 14–23. DOI: 10.31854/1813-324X-2024-10-5-14-23. EDN BJFZSE. Zhdanova I.M., Dvornikov S.S., Dvornikov S.V. Obnaruzhenie anomalij trafika na osnove obrabotki ih frejmovyh vejvlet-preobrazovanij // Trudy uchebnyh zavedenij svyazi. 2024. T. 10. № 5. S. 14–23. DOI: 10.31854/1813-324X-2024-10-5-14-23. EDN BJFZSE. Посягин А.И., Южаков А.А. Разработка двухслойной нейронной сети для самомаршрутизирующегося аналого-цифрового преобразователя на основе нейронной сети // Электротехника. 2013. № 11. С. 10–13. EDN RERAAL. Posyagin A.I., Yuzhakov A.A. Razrabotka dvuhslojnoj nejronnoj seti dlya samomarshrutiziruyushchegosya analogo-cifrovogo preobrazovatelya na osnove nejronnoj seti // Elektrotekhnika. 2013. № 11. S. 10–13. EDN RERAAL.