Ортогональная CCSK-модуляция на основе комплементарных кодовых последовательностей

Автор(и)

  • Игор Олександрович Гепко Украинский государственный центр радиочастот, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347022020017

Ключові слова:

M-ичная модуляция, БПФ, комплементарные последовательности

Анотація

Рассмотрены аспекты использования метода модуляции циклическим сдвигом кода CCSK (Cyclic Code Shift Keying) и обработки сигналов в различных телекоммуникационных приложениях: LPI, спутниковая навигация, дальняя космическая связь, в технологии TDCS и в сетях IoT. Сформулирована, и на основе выбора принципиально новой («комплементарной») базисной функции решена проблема разработки метода модуляции/демодуляции, который совмещал бы простоту обработки, характерную для систем сигналов с циклической структурой, и помехоустойчивость, свойственную ортогональным системам. Оценка выигрыша в вычислительных затратах по сравнению с известными ортогональными методами модуляции, и помехоустойчивости в отношении к традиционной CCSK, позволила определить граничные технические параметры, при которых целесообразно применение полученных результатов. Длина «расширяющих» спектр кодовых последовательностей (spreading sequences) при этом составляет от N = 64 до N = 1024, что по сути охватывает весь диапазон практически ценных значений. Полученные результаты позволят существенно продлить срок автономной работы маломощных устройств интернета вещей, повысить энергетический бюджет радиолиний в системах дальней космической связи, сделать возможным прием сигналов со сверхбольшой базой в системах связи с повышенными требованиями к энергетической и структурной скрытности.

Посилання

Э. Д. Витерби, Принципы Когерентной Связи. Москва: Советское радио, 1970.

C. L. Grasse, “JTIDS modular design to use SAW devices,” in Proceedings of International Telemetering Conference, 1977, uri: https://repository.arizona.edu/handle/10150/609741?show=full.

G. M. Dillard, M. Reuter, J. Zeiddler, B. Zeidler, “Cyclic code shift keying: a low probability of intercept communication technique,” IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst., vol. 39, no. 3, pp. 786–798, 2003, doi: https://doi.org/10.1109/TAES.2003.1238736.

A. J. Viterbi, CDMA: Principles of Spread Spectrum Communication. 1995, uri: http://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/0201633744/ref=nosim/eslisbn-20.

R. Roberts, “The ABCs of Spread Spectrum - A Tutorial.” http://sss-mag.com/ss.html.

Y. Yang, L. Zhu, X. Mao, Q. Tan, Z. He, “The spread spectrum GFDM schemes for integrated satellite-terrestrial communication system,” China Commun., vol. 16, no. 12, pp. 165–175, 2019, doi: https://doi.org/10.23919/JCC.2019.12.013.

S. Ma, X. Li, D. Zou, “A CCSK based navigation and communication integrated satellite signal,” in 2021 International Wireless Communications and Mobile Computing (IWCMC), 2021, pp. 1079–1082, doi: https://doi.org/10.1109/IWCMC51323.2021.9498883.

A. J. Garcia-Peña, M. Aubault-Roudier, L. Ries, M.-L. Boucheret, C. Poulliat, O. Julien, “Code shift keying: Prospects for improving GNSS signal designs,” Insid. GNSS, vol. 10, no. 6, pp. 52–62, 2015, uri: https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02533723.

K. Saied, A. C. Al Ghouwayel, E. Boutillon, “Time-synchronization of CCSK short frames,” in 2021 17th International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob), 2021, pp. 307–312, doi: https://doi.org/10.1109/WiMob52687.2021.9606328.

S. M. Killough, M. M. Olama, T. Kuruganti, “Gold code-phase-shift keying: a power and bandwidth efficient communication scheme for smart buildings,” in 2018 IEEE International Workshop Technical Committee on Communications Quality and Reliability (CQR), 2018, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/CQR.2018.8445903.

M.-L. Ku, W. Li, Y. Chen, K. J. Ray Liu, “Advances in energy harvesting communications: past, present, and future challenges,” IEEE Commun. Surv. Tutorials, vol. 18, no. 2, pp. 1384–1412, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/COMST.2015.2497324.

X. Da et al., “Embedding WFRFT signals into TDCS for secure communications,” IEEE Access, vol. 6, pp. 54938–54951, 2018, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2872936.

И. А. Гепко, “Корреляционные свойства и статистические характеристики периодических комплементарных последовательностей,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 38, no. 8, pp. 36–45, 1995.

И. А. Гепко, А. В. Бессалов, “Синтез двух классов ортогональных нелинейных кодов максимального объема,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 36, no. 12, pp. 26–31, 1993.

C.-H. Kao, C. Robertson, K. Lin, “Performance analysis and simulation of cyclic code-shift keying,” in MILCOM 2008 - 2008 IEEE Military Communications Conference, 2008, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/MILCOM.2008.4753273.

M. B. Pursley, T. C. Royster, M. Y. Tan, “High-rate direct-sequence spread spectrum,” in IEEE Military Communications Conference, 2003. MILCOM 2003., 2003, vol. 2, pp. 1101–1106, doi: https://doi.org/10.1109/MILCOM.2003.1290331.

Л. Е. Варакин, Системы Связи с Шумоподобными Сигналами. Москва: Радио и связь, 1985.

K. H. A. Karkkainen, “Mean-square cross-correlation as a performance measure for department of spreading code families,” in IEEE Second International Symposium on Spread Spectrum Techniques and Applications, 1992, pp. 147–150, doi: https://doi.org/10.1109/ISSSTA.1992.665668.

T. A. Gulliver, “Matching Q-ary Reed-Solomon codes with M-ary modulation,” IEEE Trans. Commun., vol. 45, no. 11, pp. 1349–1353, 1997, doi: https://doi.org/10.1109/26.649739.

E. R. Berlekamp, “The technology of error-correcting codes,” Proc. IEEE, vol. 68, no. 5, pp. 564–593, 1980, doi: https://doi.org/10.1109/PROC.1980.11696.

Структура алгоритма функционирования сигнального процессора DSP

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-15 — Оновлено 2022-02-15

Як цитувати

Гепко, И. О. (2022). Ортогональная CCSK-модуляция на основе комплементарных кодовых последовательностей. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 65(2), 71–83. https://doi.org/10.20535/S0021347022020017

Номер

Том 65 № 2 (2022)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.