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

Олександр Анатолійович Гончаров; Олександр Олександрович Шпилька

doi:10.20535/S002134702409005X

Автор(и)

Олександр Анатолійович Гончаров Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна
Олександр Олександрович Шпилька Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» , Україна 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

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
М. И. Мазурков, Системы Широкополосной Радиосвязи. Одесса: Наука и техника, 2009.
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.
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.
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.
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.