Визначення впливу фазової модуляції та оптимальної обробки сигналу на завадостійкість і дальність зв’язку

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.340994

Ключові слова:

автокореляційна функція, аналоговий сигнал, код Баркера, узгоджений фільтр, фазова модуляція

Анотація

Об’єкт дослідження – аналогові системи високочастотного (ВЧ) зв’язку з використанням широкосмугових сигналів, модульованих кодом Баркера. У роботі розв’язується проблема підвищення ефективності аналогових систем ВЧ-зв’язку при передаванні широкосмуговх сигналів. Досліджено закономірності формування завадостійкого широкосмугового сигналу з фазовою модуляцією Баркер-кодом і роботу блоку розширення та відновлення спектру сигналу. Встановлено, що фазова модуляція дозволяє досягти такої спектральної ширини, амплітуди головного піку автокореляційної функції і часової роздільної здатності, що забезпечує ефективне кореляційне виділення корисного сигналу та підвищує його завадостійкість. Показано, що модуляція сигналу п’ятирозрядним кодом формує спектр шириною 1 МГц, амплітуду головного піку автокореляційної функції 9 од. і часову роздільну здатність 1–2 мкс, що забезпечує зростання завадостійкості до 9 дБ при С/Ш=1 дБ порівняно з базовим сигналом без модуляції. Використання тринадцятирозрядного коду дозволяє збільшити цей показник до 13 дБ при С/Ш=–3 дБ.

Підтверджено ефективність блоку розширення та відновлення спектру модульованого сигналу при його передаванні на відстані без втрати якості зв’язку. Модуляція сигналу 5 та 13-розрядним кодом, порівняно з немодульованим, збільшила дальність зв’язку у 9 та 25 разів відповідно. Результати досягаються завдяки оптимальним автокореляційним властивостям Баркер-кодів та апаратним рішенням, які формують широкосмуговий сигнал без ускладнення схеми. Це пояснюється здатністю Баркер-кодів формувати вузький кореляційний імпульс і розширювати спектр сигналу, що знижує чутливість до вузькосмугових завад. Результати мають цінність застосування в аналогових системах ВЧ-зв’язку, енергетичних мережах, зокрема при низькому співвідношенні С/Ш

Біографії авторів

Юрій Павлович Гончаренко, Поліський національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електрифікації, автоматизації виробництва та інженерної екології

Геннадій Анатолійович Голуб, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту ім. М. П. Момотенка

Наталія Михайлівна Цивенкова, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту ім. М. П. Момотенка

Іван Іванович Полещу, Поліський національний університет

Старший викладач

Кафедра електрифікації, автоматизації виробництва та інженерної екології

Анатолій Юрійович Денисюк, Поліський національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електрифікації, автоматизації виробництва та інженерної екології

Іван Сергійович Омаров, Інститут відновлюваної енергетики НАН України

Аспірант

Відділення відновлюваних органічних енергоносіїв

Олена Миколаївна Сукманюк, Поліський національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електрифікації, автоматизації виробництва та інженерної екології

Посилання

  1. Giraneza, M., Abo-Al-Ez, K. (2022). Power line communication: A review on couplers and channel characterization. AIMS Electronics and Electrical Engineering, 6 (3), 265–284. https://doi.org/10.3934/electreng.2022016
  2. Del Puerto-Flores, J. A., Naredo, J. L., Peña-Campos, F., Del-Valle-Soto, C., Valdivia, L. J., Parra-Michel, R. (2022). Channel Characterization and SC-FDM Modulation for PLC in High-Voltage Power Lines. Future Internet, 14 (5), 139. https://doi.org/10.3390/fi14050139
  3. Girotto, M., Tonello, A. M. (2017). EMC Regulations and Spectral Constraints for Multicarrier Modulation in PLC. IEEE Access, 5, 4954–4966. https://doi.org/10.1109/access.2017.2676352
  4. Fan, Z., Rudlin, J., Asfis, G., Meng, H. (2019). Convolution of Barker and Golay Codes for Low Voltage Ultrasonic Testing. Technologies, 7 (4), 72. https://doi.org/10.3390/technologies7040072
  5. Ustun Ercan, S., Pena-Quintal, A., Thomas, D. (2023). The Effect of Spread Spectrum Modulation on Power Line Communications. Energies, 16 (13), 5197. https://doi.org/10.3390/en16135197
  6. Hernandez Fernandez, J., Jarouf, A., Omri, A., Di Pietro, R. (2023). Inferring Power Grid Information with Power Line Communications: Review and Insights. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.10598
  7. Schmidt, K.-U., Willms, J. (2015). Barker sequences of odd length. Designs, Codes and Cryptography, 80 (2), 409–414. https://doi.org/10.1007/s10623-015-0104-4
  8. Maksimov, V., Khrapovitsky, I. (2020). New composite barker codes in the synchronization system of broadband signals. Information and Telecommunication Sciences, 2, 24–30. https://doi.org/10.20535/2411-2976.22020.24-30
  9. Maksymov, V., Noskov, V., Khrapovytsky, I. (2022). New Barker’s composite codes as modulation signals in broadband communication systems. Information and Telecommunication Sciences, 2, 15–20. https://doi.org/10.20535/2411-2976.22022.15-20
  10. Maksymov, V., Gatturov, V., Khrapovytsky, I. (2022). New composite Barker codes, gold codes and kasamisequences in broadband signal synchronization systems. Information and Telecommunication Sciences, 1, 14–21. https://doi.org/10.20535/2411-2976.12022.14-21
  11. Abdel-Rahman, M. A. A. (2018). Generation and Digital Correlation of Barker Code for Radars and Communication Systems. IJIREEICE, 6 (9), 1–6. https://doi.org/10.17148/ijireeice.2018.691
  12. Tsmots, I. G., Riznyk, O. Ya., Balych, B. I., Lvovskij, Ch. Z. (2021). The method and simulation model for the synthesis of barker-like code sequences. Ukrainian Journal of Information Technology, 3 (2), 45–50. https://doi.org/10.23939/ujit2021.02.045
  13. Siebert, W. M. (1988). The early history of pulse compression radar-the development of AN/FPS-17 coded-pulse radar at Lincoln Laboratory. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 24 (6), 833–837. https://doi.org/10.1109/7.18655
  14. Blunt, S. D., Mokole, E. L. (2016). Overview of radar waveform diversity. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 31 (11), 2–42. https://doi.org/10.1109/maes.2016.160071
  15. Zhang, Y.-X., Liu, Q.-F., Hong, R.-J., Pan, P.-P., Deng, Z.-M. (2016). A Novel Monopulse Angle Estimation Method for Wideband LFM Radars. Sensors, 16 (6), 817. https://doi.org/10.3390/s16060817
  16. Seleym, A. (2016). Complementary phase coded LFM waveform for SAR. 2016 Integrated Communications Navigation and Surveillance (ICNS), 4C3-1-4C3-5. https://doi.org/10.1109/icnsurv.2016.7486346
  17. Levanon, N., Cohen, I., Itkin, P. (2017). Complementary pair radar waveforms–evaluating and mitigating some drawbacks. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 32 (3), 40–50. https://doi.org/10.1109/maes.2017.160113
  18. Azouz, A., Abosekeen, A., Nassar, S., Hanafy, M. (2021). Design and Implementation of an Enhanced Matched Filter for Sidelobe Reduction of Pulsed Linear Frequency Modulation Radar. Sensors, 21 (11), 3835. https://doi.org/10.3390/s21113835
  19. Liu, M., Li, Z., Liu, L. (2018). A Novel Sidelobe Reduction Algorithm Based on Two-Dimensional Sidelobe Correction Using D-SVA for Squint SAR Images. Sensors, 18 (3), 783. https://doi.org/10.3390/s18030783
  20. Azouz, A. (2020). Novel Sidelobe cancellation for Compound-Barker Combined with LFM or Polyphase Waveform. 2020 12th International Conference on Electrical Engineering (ICEENG), 268–276. https://doi.org/10.1109/iceeng45378.2020.9171777
  21. Saari, V. (2011). Continuous-time low-pass filters for integrated wideband radio receivers. Aalto University. Available at: https://core.ac.uk/download/pdf/80703915.pdf
  22. Kiranmai, B., Rajesh Kumar, P. (2015). Performance Evaluation of Compound Barker Codes using Cascaded Mismatched Filter Technique. International Journal of Computer Applications, 121 (19), 31–34. https://doi.org/10.5120/21649-4844
  23. El-Tokhy, M. A., Mansour, H. A. K. (2008). A 2.3-mW 16.7-MHZ Analog Matched Filter Circuit For DS-CDMA Wireless Applications. Progress In Electromagnetics Research B, 5, 253–264. https://doi.org/10.2528/pierb08022406
  24. Haji Ali, S. M., Shaker, M. M., Salih, T. (2018). Design and implementation of a dynamic analog matched filter using FPAA technology. World Academy of Science, Engineering and Technology, 206–210. Available at: https://www.researchgate.net/publication/322683048_Design_and_Implementation_of_a_Dynamic_Analog_Matched_Filter_Using_FPAA_Technology
  25. Lari, M. (2023). Matched-filter design to improve self-interference cancellation in full-duplex communication systems. Wireless Networks, 29 (7), 3137–3150. https://doi.org/10.1007/s11276-023-03352-2
  26. Hahm, M. D., Friedman, E. G., Titlebaum, E. L. (1997). A comparison of analog and digital circuit implementations of low power matched filters for use in portable wireless communication terminals. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Analog and Digital Signal Processing, 44 (6), 498–506. https://doi.org/10.1109/82.592584
  27. Angarita Malaver, E. F., Barrera Lombana, N., Moreno Rubio, J. J. (2024). Smith Chart-Based Design of High-Frequency Broadband Power Amplifiers. Electronics, 13 (20), 4096. https://doi.org/10.3390/electronics13204096
  28. Chen, S., Sun, H., Weng, M., Wen, S., Li, L., Liu, B. (2023). Design and Research of Channel Circuit Based on Broadband Power Line Carrier. Journal of Physics: Conference Series, 2433 (1), 012017. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2433/1/012017
  29. Thakur, S., Singh, R., Sharma, S. (2015). Dynamic Capacity Scheduling in Hadoop. International Journal of Computer Applications, 125 (15), 25–28. https://doi.org/10.5120/ijca2015906178
  30. Qian, N., Zhou, D., Shu, H., Zhang, M., Wang, X., Dai, D. et al. (2025). Analog parallel processor for broadband multifunctional integrated system based on silicon photonic platform. Light: Science & Applications, 14 (1). https://doi.org/10.1038/s41377-025-01753-w
  31. Oluwajobi, F., Wasiu, L. (2014). Multisim Design and Simulation of 2.2GHz LNA for Wireless Communication. International Journal of VLSI Design & Communication Systems, 5 (4), 65–74. https://doi.org/10.5121/vlsic.2014.5405
  32. Li, Z., Li, X., Jiang, D., Bao, X., He, Y. (2020). Application of Multisim Simulation Software in Teaching of Analog Electronic Technology. Journal of Physics: Conference Series, 1544 (1), 012063. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1544/1/012063
  33. Berkman, L. N., Varfolomeieva, O. H., Hrushevska, V. P. (2015). Typovi syhnaly ta zavady v elektrozviazku. Kyiv: DUT NNITI, 92.
  34. Galli, S., Logvinov, O. (2008). Recent Developments in the Standardization of Power Line Communications within the IEEE. IEEE Communications Magazine, 46 (7), 64–71. https://doi.org/10.1109/mcom.2008.4557044
  35. Ndjiongue, A. R., Ferreira, H. C. (2019). Power line communications (PLC) technology: More than 20 years of intense research. Transactions on Emerging Telecommunications Technologies, 30 (7). https://doi.org/10.1002/ett.3575
  36. Ustun Ercan, S. (2024). Power line Communication: Revolutionizing data transfer over electrical distribution networks. Engineering Science and Technology, an International Journal, 52, 101680. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2024.101680
  37. Balashov, V. O., Vorobienko, P. P., Liakhovetskyi, L. M., Pediash, V. V. (2012). Systemy peredavannia shyrokosmuhovymy syhnalamy. Odesa: Vyd. tsentr ONAZ im. O.S. Popova, 336. Available at: https://duikt.edu.ua/uploads/l_412_70653078.pdf
Визначення впливу фазової модуляції та оптимальної обробки сигналу на завадостійкість і дальність зв’язку

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-10-28

Як цитувати

Гончаренко, Ю. П., Голуб, Г. А., Цивенкова, Н. М., Полещу, І. І., Денисюк, А. Ю., Омаров, І. С., & Сукманюк, О. М. (2025). Визначення впливу фазової модуляції та оптимальної обробки сигналу на завадостійкість і дальність зв’язку. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(9 (137), 64–81. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.340994

Номер

Том 5 № 9 (137) (2025): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Yurii Honcharenko, Gennadii Golub, Nataliya Tsyvenkova, Ivan Poleshchuk, Anatolii Denysiuk, Ivan Omarov, Olena Sukmaniuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.