АДАПТИВНЫЙ АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫХ СИГНАЛОВ С КОДИРОВАНИЕМ РИДА-СОЛОМОНА ДЛЯ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ БЕСПРОВОДНОГО КАНАЛА РАДИОСВЯЗИ
Аннотация
Уменьшение вероятности возникновения ошибок при передаче сообщений имеет значение в спутниковых, беспроводных и космических системах связи. Уменьшение вероятности битовых ошибок в беспроводной системе связи возможно при применении кодирования отправляемых данных. Использование канального кодирования позволяет обнаружить и исправить ошибки при передаче сообщения в зашумленном канале. Целью работы является исследование влияния применения кодов Рида-Соломона и алгоритма пространственно-временной обработки сигналов в приемнике с использованием адаптивной антенной решетки на повышение помехоустойчивости в беспроводных системах радиосвязи. При наличии сложных путей распространения сигнала это позволяет выполнять пространственную фильтрацию в каналах с отражениями. Метод адаптации, рассматриваемый в этой статье, основан на теории векторов и собственных значений пространственной корреляционной матрицы. Для кодов Рида-Соломона результаты моделирования показывают значительное уменьшение показателей битовой ошибки за счет исправления ошибок передачи. Используя совместно адаптивные алгоритмы для систем «один вход - множественный выход» с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов (SIMO-OFDM) и систем «множественный вход - множественный выход» с мультиплексированием с ортогональным частотным разделением каналов MIMO-OFDM и код Рида-Соломона для передаваемого сообщения, достигнуто увеличение отношения сигнал/шум для фиксированного уровня битовой ошибки до значений 8 дБ и 5 дБ соответственно. Результаты показывают, что адаптивный алгоритм с одновременным применением кода Рида-Соломона может увеличить пропускную способность при одновременном значительном снижении вероятности ошибки. В условиях многопутного распространения сигнала можно утверждать, что использование адаптивных пространственно-временных алгоритмов улучшает помехоустойчивость приемной системы при обработке сигналов
Список литературы
1. Fedosov V., Jameel J., Kucheryavenko S. Medical Image Transmission in 3D WiMAX Channel Using Adaptive Algorithm Based on MIMO-OFDM Principles, Conference Proceedings - 2023 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves, RSEMW 2023, 2023, pp. 236-239.
2. Fedosov V., Legin A., Lomakina A. Adaptive algorithm for data transmission in wireless channels based on MIMO-OFDM technique, Conference Proceedings - 2017 Radiation and Scattering of Electromag-netic Waves, RSEMW 2017, 2017, pp. 218-221.
3. Hendrick R.E. Signal, noise, signal-to-noise, and contrast-to-noise ratios, Breast MRI: fundamentals and technical aspects, Colorado, 2008, pp. 93-111.
4. Reed Irving S., Solomon G. Polynomial Codes over Certain Finite Fields, Journal of the Society for In-dustrial and Applied Mathematics. Philadelphia, 8 (2), pp. 300-304.
5. Shrivastava P., Singh U.P. Error detection and correction using Reed Solomon codes, International Journal of Advanced Research in Computer Science and Software Engineering, 2013, Vol. 3, pp. 965-969.
6. Wicker S.B., Bhargava V.K. An introduction to Reed-Solomon codes, Reed-Solomon codes and their applications, 1994, pp. 1-16.
7. Fedosov V.P., Lomakina A.V., Legin A.A., Voronin V.V. Three-dimensional model of hydro acoustic channel for research MIMO systems, Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engi-neering. 9. Ocean Sensing and Monitoring IX, 2017, pp. 101860W.
8. Fedosov V.P., Al'-Musavi Visam Mokhammedtaki M. Dzhavad. Analiz i sravnenie adaptivnogo algorit-ma v sistemakh SISO i MIMO dlya kanala 3D-WiMAX v usloviyakh funktsionirovaniya bespilotnykh letatel'nykh sredstv v rayone s plotnoy zastroykoy [Analysis and comparison of adaptive algorithm in SISO and MIMO systems for 3D-WiMAX channel under conditions of unmanned aerial vehicles op-eration in densely populated areas], Komp'yuternye i informatsionnye tekhnologii v nauke, inzhenerii i upravlenii (KomTekh-2023): Mater. Vserossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii s mezhdu-narodnym uchastiem [Computer and information technologies in science, engineering and management (KomTech-2023). Proceedings of the All-Russian scientific and technical conference with international participation]. Vol. 1. Taganrog, 2023, pp. 50-56.
9. Fedosov V.P., Jameel J.S., Kucheryavenko S.V. Analysis of an Adaptive Algorithm for Processing Space-Time Signals for Image Transmission Based on 3D Wireless Channel Model, Book Analysis of an Adaptive Algorithm for Processing Space-Time Signals for Image Transmission Based on 3D Wireless Channel Model. IEEE, 2021, pp. 443-446.
10. Fedosov V.P., Jameel J.S., Kucheryavenko S.V. Theoretical Analysis of Adaptive Algorithm Modulation Scheme in 3D OFDM WiMAX System, Trends in Sciences, 2022, No. 19.12, pp. 4605-4605.
11. Fedosov V., Legin A., Lomakina A. Adaptive algorithm for wireless data transmission (including images) based on SISO system and OFDM technique, Serbian Journal of Electrical Engineering, 2018, Vol. 15, No. 3, pp. 353-364.
12. Dzhamil D.S. Peredacha informatsii na osnove kanala MIMO-OFDM 3D WiMAX s ispol'zovaniem adaptivnogo algoritma [Information transmission based on MIMO-OFDM 3D WiMAX channel using adaptive algorithm], Nauchnaya initsiativa inostrannykh studentov i aspirantov [Scientific initiative of foreign students and postgraduates]. Tomsk, 2021, pp. 107-112.
13. Fedosov V.P., Dzhamil D.S., Kucheryavenko S.V. Peredacha dannykh v kanale 3D WIMAX na osnove SISO-OFDM i MIMO-OFDM [Data transmission in 3D WIMAX channel based on SISO-OFDM and MIMO-OFDM], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2020, No. 6 (216), pp. 6-18.
14. Fedosov V., Al-Musawi W., Kucheryavenko S. Transmission Data in 3D Channel Using Adaptive Algo-rithm Based on The MIMO-OFDM in a Densely Built-Up Area, in 2023 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves (RSEMW-2023), 2023, pp. 240-243.
15. Fedosov V.P., Emel'yanenko A.V. Sravnitel'naya effektivnost' besprovodnogo dostupa na osnove pros-transtvennoy adaptatsii na vykhodakh antennoy reshetki pri ispol'zovanii MIMO OFDM v releevskom kanale [ravnitel'naja jeffektivnost' besprovodnogo dostupa na osnove prostranstvennoj adaptacii na vyhodah antennoj reshetki pri ispol'zovanii MIMO-OFDM v releevskom kanale], Antenny [Antennas], 2013, No. 10 (197), pp. 045-049.
16. Fedosov V., Jameel J., Kucheryavenko S. Transmitting Image in 3D Wireless Channel using Adaptive Algorithm Processing with MMSE based on MIMO principles, Book Transmitting Image in 3D Wire-less Channel using Adaptive Algorithm Processing with MMSE based on MIMO principles. IOP Pub-lishing, 2021, pp. 012131.
17. Fedosov V.P., Ternovoy D.O. Algoritm sovmestnoy adaptatsii na priem i peredachu v sisteme svyazi na osnove antennykh reshetok [Algorithm for joint adaptation for reception and transmission in a communi-cation system based on antenna arrays], Radiotekhnika [Journal Radioengineering], 2011, No. 9, pp. 52-55.
18. Fedosov V.P., Kovtun D.G., Legin A.A., Lomakina A.V. Issledovanie modeli OFDM-signala s malym urovnem vnepolosnogo izlucheniya [Study of an OFDM signal model with a low level of out-of-band radiation], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2015, No. 11 (172), pp. 6-16.
19. Fedosov V.P., Muravitskiy N.S. Adaptivnaya priemnaya antennaya reshetka dlya obrabotki pros-transtvenno-vremennykh signalov v MIMO-sisteme besprovodnoy peredachi dannykh [Adaptive receiv-ing antenna array for processing spatio-temporal signals in a MIMO wireless data transmission system], Antenny [Antennas], 2011, No. 8 (171), pp. 35-43.
20. Fedosov V.P., Dzhamil D.S., Kucheryavenko S.V. Sravnenie proizvoditel'nostey adaptivnogo algoritma i metoda minimuma srednekvadraticheskogo otkloneniya dlya peredachi izobrazheniy na osnove sistem svyazi s ispol'zovaniem antennykh reshetok [Comparison of the performance of an adaptive algorithm and a minimum mean square deviation method for image transmission based on communication systems using antenna arrays], Radiotekhnika [Journal Radioengineering], 2023,
Vol. 87, No. 2, pp. 69-78.
21. Fedosov V.P., Kucheryavenko S.V., Muravitskiy N.S. Povyshenie effektivnosti radiosvyazi v releevskom kanale na osnove antennykh reshetok [Increasing the efficiency of radio communication in the Rayleigh channel based on antenna arrays], Antenny [Antennas], 2008, No. 11 (138), pp. 98-104.
22. Fedosov V.P., Al'-Musavi Visam Mokhammedtaki M. Dzhavad, Kucheryavenko S.V. Prostranstvenno-vremennoy adaptivnyy algoritm s ispol'zovaniem koda Khemminga na osnove modeli bes-provodnogo kanala 3D-MIMO [Spatio-temporal adaptive algorithm using the Hamming code based on the 3D-MIMO wireless channel model], Radiotekhnika [Journal Radioengineering], 2024, Vol. 88, No. 2, pp. 113-123.
23. Fedosov V., Lomakina A., Legin A., Voronin V. Modeling of systems wireless data transmission based on antenna arrays in underwater acoustic channels, Book Modeling of systems wireless data transmis-sion based on antenna arrays in underwater acoustic channels. International Society for Optics and Photonics, 2016, pp. 98720G.
24. Kucheryavenko A., Fedosov V. Model of multicomponent micro-Doppler signal in environment MATLAB, MATEC Web of Conferences, 2017, pp. 05008.
25. Fedosov V., Legin A. Wireless Data Transmission in Underwater Hydroacoustic Environment Based on MIMO-OFDM System and Application Adaptive Algorithm at the Receiver Side, Serbian journal of electrical engineering, February 2019, Vol. 16, No. 1, pp. 71-83.
