Метод пошуку груп послідовностей перестановки максимального розміру із заданим рівнем взаємної кореляції для модуляції IC-FSCM

Автор(и)

  • Олександр Анатолійович Гончаров Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна image/svg+xml
  • Олександр Олександрович Шпилька Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна image/svg+xml https://orcid.org/0000-0003-1391-4031

DOI:

https://doi.org/10.20535/S002134702409005X

Ключові слова:

розширення спектра, завадозахищений зв’язок, ймовірність бітової помилки, спектральна ефективність, CSS, LoRa, FSCM, IC-FSCM, лінійна частотна модуляція, ЛЧМ

Анотація

У статті розглянуто методи модуляції сигналів з розширеним спектром на основі сигналів з лінійною частотною модуляцією CSS (Chirp Spread Spectrum). Одним з методів кодування даних на основі CSS-сигналів є циклічний зсув частоти ЛЧМ-імпульсу FSCM (Frequency Shift Chirp Modulation). Метод модуляції IC-FSCM (Interleaved Chirp FSCM) використовує набір послідовностей перестановки сегментів ЛЧМ-імпульсу для кодування додаткових інформаційних бітів і має вищу спектральну ефективність в порівнянні з методом FSCM. Важливим є мінімальний рівень взаємної кореляції між сигналами, отриманими внаслідок використання різних послідовностей перестановки. Пропонується метод для пошуку груп послідовностей перестановки з заданим максимальним  рівнем взаємної кореляції, який полягає у представленні матриці взаємної кореляції між послідовностями у вигляді графа і пошуком повних підграфів максимального розміру у цьому графі за допомогою алгоритма Брона–Кербоша. В результаті застосування алгоритму знайдено групи послідовностей, які дозволяють збільшити кількість додаткових бітів у символі до 5 без збільшення рівня взаємної кореляції між символами, а при кількості додаткових бітів 3 і 4 зменшити рівень взаємної кореляції між символами. Виконано аналіз характеристик знайдених послідовностей і розподілу ймовірності помилок серед основних і додаткових бітів символу.

Посилання

  1. D. S. Dayton, “FM ‘chirp’ communications: multiple access to dispersive channels,” IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. EMC-10, no. 2, pp. 296–297, 1968, doi: https://doi.org/10.1109/TEMC.1968.302967.
  2. A. Springer, W. Gugler, M. Huemer, R. Koller, R. Weigel, “A wireless spread-spectrum communication system using SAW chirped delay lines,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 49, no. 4, pp. 754–760, 2001, doi: https://doi.org/10.1109/22.915460.
  3. P. Zhang, H. Liu, “An ultra-wide band system with chirp spread spectrum transmission technique,” in 2006 6th International Conference on ITS Telecommunications, 2006, pp. 294–297, doi: https://doi.org/10.1109/ITST.2006.288877.
  4. L. Vangelista, “Frequency shift chirp modulation: the LoRa modulation,” IEEE Signal Process. Lett., vol. 24, no. 12, pp. 1818–1821, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LSP.2017.2762960.
  5. R. Bomfin, M. Chafii, G. Fettweis, “A novel modulation for IoT: PSK-LoRa,” in 2019 IEEE 89th Vehicular Technology Conference (VTC2019-Spring), 2019, pp. 1–5, doi: https://doi.org/10.1109/VTCSpring.2019.8746470.
  6. M. Hanif, H. H. Nguyen, “Slope-shift keying LoRa-based modulation,” IEEE Internet Things J., vol. 8, no. 1, pp. 211–221, 2021, doi: https://doi.org/10.1109/JIOT.2020.3004318.
  7. T. Elshabrawy, J. Robert, “Interleaved chirp spreading LoRa-based modulation,” IEEE Internet Things J., vol. 6, no. 2, pp. 3855–3863, 2019, doi: https://doi.org/10.1109/JIOT.2019.2892294.
  8. Y. Shi, W. Xu, L. Wang, “An enhanced interleaved chirp spreading LoRa modulation scheme for high data transmission,” in 2022 Wireless Telecommunications Symposium (WTS), 2022, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/WTS53620.2022.9768322.
  9. P. Edward, E. Tarek, M. El-Aasser, M. Ashour, T. Elshabrawy, “Further LoRa capacity enhancement through interleaved chirp spreading LoRa expansion,” in 2019 International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications (WiMob), 2019, pp. 1–6, doi: https://doi.org/10.1109/WiMOB.2019.8923337.
  10. М. И. Мазурков, Системы Широкополосной Радиосвязи. Одесса: Наука и техника, 2009.
  11. М. И. Мазурков, В. С. Дмитренко, “Регулярное правило построения полных классов оптимальных систем ДЧ-сигналов на основе метода децимации,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 48, no. 2, pp. 50–54, 2005, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347005020068.
  12. М. И. Мазурков, В. С. Дмитренко, “Класс оптимальных систем ДЧ-сигналов на основе М-последовательностей в расширенных полях Галуа,” Известия вузов. Радиоэлектроника, vol. 47, no. 12, pp. 17–20, 2004, doi: https://doi.org/10.20535/S0021347004120039.
  13. C. Bron, J. Kerbosch, “Algorithm 457: finding all cliques of an undirected graph,” Commun. ACM, vol. 16, no. 9, pp. 575–577, 1973, doi: https://doi.org/10.1145/362342.362367.
  14. F. Cazals, C. Karande, “A note on the problem of reporting maximal cliques,” Theor. Comput. Sci., vol. 407, no. 1–3, pp. 564–568, 2008, doi: https://doi.org/10.1016/j.tcs.2008.05.010.
Залежність ймовірності помилки від SNR при f = 7, r = {3, 4, 5,}

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-10-26

Як цитувати

Гончаров, О. А., & Шпилька, О. О. (2024). Метод пошуку груп послідовностей перестановки максимального розміру із заданим рівнем взаємної кореляції для модуляції IC-FSCM. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 67(10), 567–577. https://doi.org/10.20535/S002134702409005X

Номер

Том 67 № 10 (2024)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 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.