Больше никаких помех: учёные МАИ улучшат качество беспроводной связи

В МАИ работают над усовершенствованием методов обработки сигналов, которые могут быть реализованы в любых устройствах с беспроводной связью: смартфонах, смарт-часах, роутерах и других.

Предполагается, что внедрение нового подхода поможет снизить уровень внутриканальных помех, увеличить количество возможных абонентов на одну единицу телекоммуникационного оборудования, уменьшить стоимость пользования ресурсом для поставщика услуг. Также ожидается достигнуть снижения потребляемой устройствами мощности, обеспечения повторного использования частотного ресурса, снижения требований к сигналам при обеспечении связи с подвижными объектами.

Такую задачу поставил перед собой научный коллектив кафедры 405 «Теоретическая радиотехника» МАИ под руководством доктора технических наук, профессора, заведующего кафедрой 405 Юрия Владимировича Кузнецова. В конце прошлого года маёвский проект «Циклический фильтр Винера для подавления внутриканальной помехи в беспроводных сетях передачи информации» был отмечен дипломом первой степени на XIII Всероссийском межотраслевом молодёжном конкурсе «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики» по направлению «Информационно-телекоммуникационные технологии авиационных, ракетных и космических систем».

Циклостационарность сигналов

На первый взгляд, сигналы беспроводных систем связи выглядят как случайные, подобные шуму. Однако изменения характеристик телекоммуникационных сигналов происходят периодически, в такт с сигналами управления, синхронизации или модулирующими последовательностями. Такая периодичность называется скрытой, а сигналы, обладающие таким свойством, циклостационарными или периодически коррелированными.

— В разработке используется «циклический фильтр Винера» — модификация классического алгоритма оптимальной фильтрации. В нём вместо стационарных используются циклостационарные характеристики сигналов. За счёт этого может быть достигнуто повышение качества беспроводной связи. Новым элементом в работе маёвцев являются математические модели, подтверждённые экспериментами. Эти модели позволят обобщить подход на сигналы других стандартов беспроводной связи и реализовать аппаратный прототип, — говорит участник проекта, инженер НИО-405, аспирант кафедры 405 «Теоретическая радиотехника» МАИ Александр Денисов.

Развитие проекта

Коллективом учёных МАИ получен опыт применения собственных подходов. Реализованы разработанные способы обработки сигналов, полученные результаты в области электромагнитной совместимости и телекоммуникаций высоко оценены иностранными коллегами, в числе которых научные коллективы из Мюнхенского технического университета, университета Тулузы и Ноттингемского университета. В рамках использования циклостационарных свойств сигналов кафедра 405 плодотворно сотрудничает с ФГУП «НПП «Гамма» — головной организацией по защите информации в Министерстве промышленности и торговли Российской Федерации.

Работа по проекту находится на начальном этапе. В дальнейшем предполагается обобщение подхода на сигналы большинства современных и вновь появляющихся систем связи. По результатам будет создан макет и аппаратная реализация прототипа блока цифровой обработки сигналов, подача заявки на патент.