tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2020-6-2-19-29tuzsut-118Research ArticleРАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬRADIO ENGINEERING AND COMMUNICATIONМетодика синхронизации и обнаружения секвентных сигналов в сверхширокополосном каналеSynchronization Method and Detection of Sequent Signals in the Ultra Wide Band ChannelБорисовВ. В.BorisovV. ..noemail@neicon.ruДворниковС. В.DvornikovS. ..practicdsv@yandex.ruПшеничниковА. В.PshenichnikovA. ..noemail@neicon.ruСемисошенкоМ. А.SemisoshenkoM. ..noemail@neicon.ruВоенная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. БуденногоРоссияTelecommunications Military AcademyRussian Federation202013042021621929Copyright © Борисов В.В., Дворников С.В., Пшеничников А.В., Семисошенко М.А., 20212021Борисов В.В., Дворников С.В., Пшеничников А.В., Семисошенко М.А.Borisov V..., Dvornikov S..., Pshenichnikov A..., Semisoshenko M...This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/118

Рассмотрены физические особенности сверхширокополосных сигналов. Проанализированы известные технические решения по синхронизации сигналов при их накоплении. Обоснована необходимость рандомизации временных параметров следования импульсов при их накоплении. Описаны основные этапы методики, позволяющей одновременное решение задачи обнаружения секвентных сигналов путем их накопления на приемной стороне и синхронизации. Представлена оценка вычислительной сложности методики и даны рекомендации по ее практическому применению.

The physical features of ultra-wideband signals are considered. The well-known technical solutions for synchronizing signals during their accumulation are analyzed. The necessity of randomizing the temporal parameters of the following pulse their accumulation is substantiated. The main steps of the technique are described that allow the simultaneous solution of the problem of detecting sequential signals by accumulating them on the receiving side and synchronizing them. An assessment of the computational complexity of the technique is presented and recommendations for its practical application are given.

секвентные сигналыобнаружение сверхширокополосных сигналовобнаружение сигналов путем их накопленияsequential signalsdetection of ultra-wideband signalsdetection of signals by their accumulationReferencesRoss G.F. A Time Domain Criterion for the Design of Wideband Radiating Elements // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1968. Vol. 16. Iss. 3. PP. 355-356. DOI:10.1109/TAP.1968.1139174Ross G.F. A Time Domain Criterion for the Design of Wideband Radiating Elements // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1968. Vol. 16. Iss. 3. PP. 355-356. DOI:10.1109/TAP.1968.1139174Fullerton L.W. Spread Spectrum Radio Transmission System. Patent US, no. 4641317, 03.02.1987.Fullerton L.W. Spread Spectrum Radio Transmission System. Patent US, no. 4641317, 03.02.1987.Соколова М.В. Сверхширокополосная беспроводная связь: история и перспективы развития // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2008. Т. 2. № 2. С. 50-53.Соколова М.В. Сверхширокополосная беспроводная связь: история и перспективы развития // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2008. Т. 2. № 2. С. 50-53.Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Сверхширокополосная Связь. Часть 1 // Проблемы инфокоммуникаций. 2016. № 2(4). С. 5-14.Баркун М.А., Ходасевич О.Р. Сверхширокополосная Связь. Часть 1 // Проблемы инфокоммуникаций. 2016. № 2(4). С. 5-14.Артемов М.Л., Чаплыгин А.А., Лукьянчиков В.Д., Иванов С.Ю., Смирнова А.А. Устройство синхронизации приёмной и передающей части радиолинии при использовании короткоимпульсных сверхширокополосных сигналов. Патент на изобретение RU 2713379 C1 от 20.08.2019. Опубл. 05.02.2020. Бюл. № 4.Артемов М.Л., Чаплыгин А.А., Лукьянчиков В.Д., Иванов С.Ю., Смирнова А.А. Устройство синхронизации приёмной и передающей части радиолинии при использовании короткоимпульсных сверхширокополосных сигналов. Патент на изобретение RU 2713379 C1 от 20.08.2019. Опубл. 05.02.2020. Бюл. № 4.Скнаря А.В., Разин А.А., Тощов С.А., Демидов А.И. Сверхширокополосные зондирующие сигналы в гидроакустических системах // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2018. Т. 10. № 2. С. 209-212. DOI:10.17725/rensit.2018.10.209Скнаря А.В., Разин А.А., Тощов С.А., Демидов А.И. Сверхширокополосные зондирующие сигналы в гидроакустических системах // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2018. Т. 10. № 2. С. 209-212. DOI:10.17725/rensit.2018.10.209Андриянов А.В. Система передачи информации с использованием сигма-дельта модулятора и передатчика пачки СШП-импульсов // Датчики и системы. 2019. № 3(234). С. 19-24.Андриянов А.В. Система передачи информации с использованием сигма-дельта модулятора и передатчика пачки СШП-импульсов // Датчики и системы. 2019. № 3(234). С. 19-24.Замарин А.И., Христичан Е.В. Обнаружение сверхширокополосных сигналов на основе закономерностей их преобразования в узкополосной системе // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2016. № 654. С. 72-81.Замарин А.И., Христичан Е.В. Обнаружение сверхширокополосных сигналов на основе закономерностей их преобразования в узкополосной системе // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2016. № 654. С. 72-81.Радченко Ю.С., Кондаков М.С. Характеристики надежности временной и внутрикадровой синхронизации кодированных СШП сигналов // XX Международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (RLNC-2014, Воронеж, Россия, 15-17 апреля 2014). Воронеж: НПФ «САКВОЕЕ», 2014. С. 276-283.Радченко Ю.С., Кондаков М.С. Характеристики надежности временной и внутрикадровой синхронизации кодированных СШП сигналов // XX Международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (RLNC-2014, Воронеж, Россия, 15-17 апреля 2014). Воронеж: НПФ «САКВОЕЕ», 2014. С. 276-283.Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары: новые возможности, необычные проблемы, системные особенности // Вестник МГТУ. 1998. № 4(32). С.128-133.Иммореев И.Я. Сверхширокополосные радары: новые возможности, необычные проблемы, системные особенности // Вестник МГТУ. 1998. № 4(32). С.128-133.Иммореев И., Судаков А. Сверхширокополосные и узкополосные системы связи. Совместная работа в общей полосе частот // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2003. №2(44). С. 36-39.Иммореев И., Судаков А. Сверхширокополосные и узкополосные системы связи. Совместная работа в общей полосе частот // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2003. №2(44). С. 36-39.Иммореев И.Я. Эффективная поверхность рассеяния цели при ее облучении сверхширокополосным сигналом // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. № 1-2. С. 95.Иммореев И.Я. Эффективная поверхность рассеяния цели при ее облучении сверхширокополосным сигналом // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. № 1-2. С. 95.Иммореев И.Я. Практическое использование сверхширокополосных радаров // Журнал радиоэлектроники. 2009. № 9. С. 3.Иммореев И.Я. Практическое использование сверхширокополосных радаров // Журнал радиоэлектроники. 2009. № 9. С. 3.Дворников С.В., Казаков Е.В., Устинов А.А., Чихонадских А.П. Выбор модели секвентного сигнала для системы связи // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2012. Т. 55. № 12. С. 11-16.Дворников С.В., Казаков Е.В., Устинов А.А., Чихонадских А.П. Выбор модели секвентного сигнала для системы связи // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2012. Т. 55. № 12. С. 11-16.Алексеев Ю.Л., Дворников С.В., Егоров С.А., Казаков Е.В., Кукушкин Р.Е. и др. Способ автоматического обнаружения сигналов. Патент на изобретение RU 2480901 от 29.12.2011. Опубл. 27.04.2013. Бюл. № 12.Алексеев Ю.Л., Дворников С.В., Егоров С.А., Казаков Е.В., Кукушкин Р.Е. и др. Способ автоматического обнаружения сигналов. Патент на изобретение RU 2480901 от 29.12.2011. Опубл. 27.04.2013. Бюл. № 12.Дворников С.В., Казаков Е.В., Устинов А.А., Чихонадских А.П., Андриянов А.В. Обоснование модели секвентного сигнала для систем связи // Информационные технологии. 2012. № 9. С. 32-36.Дворников С.В., Казаков Е.В., Устинов А.А., Чихонадских А.П., Андриянов А.В. Обоснование модели секвентного сигнала для систем связи // Информационные технологии. 2012. № 9. С. 32-36.Шахнович И.В. Сверхширокополосная связь. Второе рождение? // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2001. № 4(34). С. 8-14.Шахнович И.В. Сверхширокополосная связь. Второе рождение? // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2001. № 4(34). С. 8-14.Зеркаль А.Д. Вопросы практического использования системы ближней радиолокации на основе сверхкоротких импульсов с малым энергопотреблением // Журнал радиоэлектроники. 2012. № 1. С. 2.Зеркаль А.Д. Вопросы практического использования системы ближней радиолокации на основе сверхкоротких импульсов с малым энергопотреблением // Журнал радиоэлектроники. 2012. № 1. С. 2.ГОСТ Р 51856-2001. Совместимость технических средств электромагнитная. Средства радиосвязи малого радиуса действия, работающие на частотах от 3 кГц до 400 ГГц. Требования методы испытаний. М.: Издательство стандартов, 2002. 23 с.ГОСТ Р 51856-2001. Совместимость технических средств электромагнитная. Средства радиосвязи малого радиуса действия, работающие на частотах от 3 кГц до 400 ГГц. Требования методы испытаний. М.: Издательство стандартов, 2002. 23 с.Хармут Х. Теория секвентного анализа: основы и применения. М.: Мир, 1980. 574 с.Хармут Х. Теория секвентного анализа: основы и применения. М.: Мир, 1980. 574 с.Агиевич С.Н., Дворников С.В., Гусельников А.С. Описание сигналов в базисах функций Сплайн - Виленкина - Кристенсона // Контроль. Диагностика. 2009. № 3. С. 52-57.Агиевич С.Н., Дворников С.В., Гусельников А.С. Описание сигналов в базисах функций Сплайн - Виленкина - Кристенсона // Контроль. Диагностика. 2009. № 3. С. 52-57.Taylor J.D. Introduction to Ultra-Wideband Radar Systems. Boca Raton: CRC Press, 1995.Taylor J.D. Introduction to Ultra-Wideband Radar Systems. Boca Raton: CRC Press, 1995.Ross G.F. Transmission and Reception System for Generation and Receiving Base Band Duration Pulse Signals without Distortion for Short Base Band Pulse Communication System. Patent US, no. 3728632, 12.03.1971.Ross G.F. Transmission and Reception System for Generation and Receiving Base Band Duration Pulse Signals without Distortion for Short Base Band Pulse Communication System. Patent US, no. 3728632, 12.03.1971.Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. М.: Советское радио, 1970. 166 с.Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. М.: Советское радио, 1970. 166 с.Barrett T.W. History of UltraWideBand (UWB) Radar & Communications: Pioneers and Innovators // Progress In Electromagnetics Symposium 2000 (PIERS2000), Cambridge, MA, July, 2000.Barrett T.W. History of UltraWideBand (UWB) Radar & Communications: Pioneers and Innovators // Progress In Electromagnetics Symposium 2000 (PIERS2000), Cambridge, MA, July, 2000.Дворников С.В., Сауков А.М. Модификация частотно-временных описаний нестационарных процессов на основе показательных и степенных функций // Научное приборостроение. 2004. Т. 14. № 3. С. 76-85.Дворников С.В., Сауков А.М. Модификация частотно-временных описаний нестационарных процессов на основе показательных и степенных функций // Научное приборостроение. 2004. Т. 14. № 3. С. 76-85.Дворников С.В. Метод обнаружения сигналов диапазона ВЧ на основе двухэтапного алгоритма принятия решения // Научное приборостроение. 2005. Т. 15. № 3. С. 114-119.Дворников С.В. Метод обнаружения сигналов диапазона ВЧ на основе двухэтапного алгоритма принятия решения // Научное приборостроение. 2005. Т. 15. № 3. С. 114-119.Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. М.: Радио и связь, 1982. 304 с.Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. М.: Радио и связь, 1982. 304 с.Stein J.Y. Digital Signal Processing: A Computer Science Perspective. New York: John Wiley & Sons, 2000. 880 p.Stein J.Y. Digital Signal Processing: A Computer Science Perspective. New York: John Wiley & Sons, 2000. 880 p.Самойленко Д.В., Финько О.А., Еремеев М.А. Распределённая обработка и защита информации в группировке комплексов с беспилотными летательными аппаратами // Теория и техника радиосвязи. 2017. № 4. С. 93-100.Самойленко Д.В., Финько О.А., Еремеев М.А. Распределённая обработка и защита информации в группировке комплексов с беспилотными летательными аппаратами // Теория и техника радиосвязи. 2017. № 4. С. 93-100.Volovach V.I., Anfalov K.V. Evaluation Efficiency Serial Input in Synchronism Constituents Sequence at Service Data Transmission // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2016. Т. 12. № 1. С. 75-83.Volovach V.I., Anfalov K.V. Evaluation Efficiency Serial Input in Synchronism Constituents Sequence at Service Data Transmission // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2016. Т. 12. № 1. С. 75-83.Fan C., Yuan X., Zhang Y.J. Scalable Uplink Signal Detection in C-RANs via Randomized Gaussian Message Passing // IEEE Transaction on Wireless Communications. 2017. Vol. 16. Iss. 8. PP. 5187-5200. DOI:10.1109/TWC.2017.2706680Fan C., Yuan X., Zhang Y.J. Scalable Uplink Signal Detection in C-RANs via Randomized Gaussian Message Passing // IEEE Transaction on Wireless Communications. 2017. Vol. 16. Iss. 8. PP. 5187-5200. DOI:10.1109/TWC.2017.2706680Moretti M., Abrardo A., Belleschi M. On the Convergence and Optimality of Reweighted Message Passing for Channel Assignment Problems // IEEE Signal Processing Letters. 2014. Vol. 21. Iss. 11. PP. 1428-1432. DOI:10.1109/LSP.2014.2337951Moretti M., Abrardo A., Belleschi M. On the Convergence and Optimality of Reweighted Message Passing for Channel Assignment Problems // IEEE Signal Processing Letters. 2014. Vol. 21. Iss. 11. PP. 1428-1432. DOI:10.1109/LSP.2014.2337951Shi Y., Zhang J., O’Donoghue B., Letaief K.B. Large-Scale Convex Optimization for Dense Wireless Cooperative Networks // IEEE Transactions Signal Processing. 2015. Vol. 63. Iss. 18. PP. 4729-4743. DOI:10.1109/TSP.2015.2443731Shi Y., Zhang J., O’Donoghue B., Letaief K.B. Large-Scale Convex Optimization for Dense Wireless Cooperative Networks // IEEE Transactions Signal Processing. 2015. Vol. 63. Iss. 18. PP. 4729-4743. DOI:10.1109/TSP.2015.2443731Su Q., Wu Y.-C. On Convergence Conditions of Gaussian Belief Propagation // IEEE Transactions on Signal Processing. 2015. Vol. 63. Iss. 5. PP. 1144-1155. DOI:10.1109/TSP.2015.2389755Su Q., Wu Y.-C. On Convergence Conditions of Gaussian Belief Propagation // IEEE Transactions on Signal Processing. 2015. Vol. 63. Iss. 5. PP. 1144-1155. DOI:10.1109/TSP.2015.2389755Bates D.S. Maximum Likelihood Estimation of Latent Affine Processes // Review of Financial Studies. 2006. Vol. 19. Iss. 3. PP. 909-965. DOI:10.1093/rfs/hhj022Bates D.S. Maximum Likelihood Estimation of Latent Affine Processes // Review of Financial Studies. 2006. Vol. 19. Iss. 3. PP. 909-965. DOI:10.1093/rfs/hhj022Susko E. Large Sample Approximations of Probabilities of Correct Evolutionary Tree Estimation and Biases of Maximum Likelihood Estimation // Statistical Applications in Genetics and Molecular Biology. 2011. Vol. 10. Iss 1. DOI:10.2202/1544- 6115.1626Susko E. Large Sample Approximations of Probabilities of Correct Evolutionary Tree Estimation and Biases of Maximum Likelihood Estimation // Statistical Applications in Genetics and Molecular Biology. 2011. Vol. 10. Iss 1. DOI:10.2202/1544- 6115.1626Rossetto V., Margerin L., Plane`s T., Larose E. Locating a weak change using diffuse waves: Theoretical approach and inversion procedure // Journal of Applied Physics. 2011. Vol. 109. Iss. 3. DOI:10.1063/1.3544503Rossetto V., Margerin L., Plane`s T., Larose E. Locating a weak change using diffuse waves: Theoretical approach and inversion procedure // Journal of Applied Physics. 2011. Vol. 109. Iss. 3. DOI:10.1063/1.3544503Рублев В.С., Юсуфов М.Т. Автоматизированная обучающая система «Анализ вычислительной сложности алгоритмов» (исследования организации 1-ой части проекта) // Современные информационные технологии и ИТ-образование. 2017. Т. 13. № 2. С. 170-178. DOI:10.25559/SITITO.2017.2.237Рублев В.С., Юсуфов М.Т. Автоматизированная обучающая система «Анализ вычислительной сложности алгоритмов» (исследования организации 1-ой части проекта) // Современные информационные технологии и ИТ-образование. 2017. Т. 13. № 2. С. 170-178. DOI:10.25559/SITITO.2017.2.237Финько О.А. Реализация систем булевых функций большой размерности методами модулярной арифметики // Автоматика и телемеханика. 2004. № 6. С. 37-60.Финько О.А. Реализация систем булевых функций большой размерности методами модулярной арифметики // Автоматика и телемеханика. 2004. № 6. С. 37-60.Дворников С.В., Супян А.Ю., Ракицкий Д.С., Ровчак А.Ю. Метод автоматического обнаружения сигналов на основе перемножения фрагментов реализаций спектра наблюдаемого процесса // Контроль. Диагностика. 2009. № 10. С. 36-41.Дворников С.В., Супян А.Ю., Ракицкий Д.С., Ровчак А.Ю. Метод автоматического обнаружения сигналов на основе перемножения фрагментов реализаций спектра наблюдаемого процесса // Контроль. Диагностика. 2009. № 10. С. 36-41.Алексеев А.А., Аладинский В.А., Железняк В.К., Комарович В.Ф., Дворников С.В. Применение методов частотно-временной обработки акустических сигналов для анализа параметров реверберации // Научное приборостроение. 2001. Т. 11. № 1. С. 65-76.Алексеев А.А., Аладинский В.А., Железняк В.К., Комарович В.Ф., Дворников С.В. Применение методов частотно-временной обработки акустических сигналов для анализа параметров реверберации // Научное приборостроение. 2001. Т. 11. № 1. С. 65-76.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.