"Цифровая обработка сигналов" - научно-технический журнал

"Цифровая обработка сигналов" №2-2019 год : рефераты статей

Смирнова Н.В., Пономарева О.В.
Векторная и спектральная цифровая обработка сигналов в музыкальной акустике методом параметрического дискретного преобразования Фурье // Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С. 3-11.

Аннотация:
Рассматривается одно из актуальных научных направлений цифровой обработки сигналов (ЦОС) – цифровая векторная и спектральная обработка музыкальных сигналов, которые играют важную роль в цифровых информационных музыкальных технологиях. Системный анализ применяемых в музыкальной акустике методов векторной и спектральной обработки музыкальных сигналов, показал широкое использование классических методов, основанных на дискретном преобразовании Фурье (ДПФ). Показано, что нежелательные эффекты ДПФ существенно влияют на эффективность и результативность методов векторной и спектральной обработки музыкальных сигналов. Предложено повышение эффективности и результативности методов в музыкальной акустике за счет применения метода параметрического преобразования Фурье (ДПФ-П). Исследованы вопросы применения ДПФ-П для определения основного тона и тембра музыкальных сигналов.

Ключевые слова:
музыкальная акустика, музыкальный сигнал, дискретное преобразование Фурье, параметрическое дискретное преобразование Фурье, цифровые информационные музыкальные технологии, локализация спектральных пиков, высота тона, тембр.

Об авторах:
Смирнова Н.В., к.т.н., доцент Севастопольского государственного университета, e-mail: yolkanv@gmail.com

Пономарева О.В., д.т.н., профессор Ижевского государственного университета имени М.Т. Калашникова, e-mail: ponva@mail.ru

Пономарев А.В.
Основы теории двумерной цифровой обработки сигналов в базисах Фурье с варьируемыми параметрами // Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С. 12-20.

Аннотация:
Предложены основы теории двумерной цифровой обработки сигналов в базисах Фурье с варьируемыми параметрами. Разрабатываемая теория является обобщением классической теории дискретной двумерной спектральной обработки сигналов, заданных на конечной опорной плоскости в базисах Фурье. Предлагаемая теория позволяет разрабатывать новые и совершенствовать существующие методы и алгоритмы двумерной Фурье – обработки сигналов, а также исключить или существенно снизить влияние негативных эффектов, сопровождающих применение стандартного 2-D ДПФ. Предложено двумерное параметрическое ДПФ, которое существенно расширяет математический аппарат методов информационных технологий цифровой спектральной обработки сигналов (в том числе изображений) в пространственной и пространственно-частотной областях.

Ключевые слова:
двумерный дискретный сигнал, конечная опорная плоскость, дискретное преобразование Фурье, двумерное параметрическое дискретное преобразование Фурье, двумерный параметрический базис, параметрическая двумерная экспоненциальная функция.

Об авторах:
Пономарев А.В., к.э н., доцент Ижевского государственного университета имени М.Т. Калашникова, e-mail: ponva@mail.ru

Кириллов С.Н., Лисничук А.А.
Многокритериальный синтез класса цифровых структурно-защищенных радиосигналов // Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С. 21-24.

Аннотация:
Для увеличения помехозащищенности перспективных радиосистем передачи информации разработана процедура многокритериального синтеза класса структурно-защищенных радиосигналов в интересах адаптации к действию узкополосных помех. В состав комбинированного критерия качества входили частные критерии, отвечающие за ослабление действия узкополосных помех и помехоустойчивость при аддитивном «белом» гауссовском шуме, а также обеспечивающие минимизацию внеполосного излучения и максимизацию структурной скрытности формируемого сигнала. Применение последнего критерия привело в системах радиомониторинга к существенному увеличению вероятности битовой ошибки от набора детекторов рассматриваемых известных типов сигналов (на величину до 25 %).

Ключевые слова:
синтез радиосигналов, структурная скрытность, многокритериальная оптимизация, повышение помехоустойчивости.

Об авторах:
Кириллов С.Н., д.т.н., профессор, зав. кафедрой РУС РГРТУ, e-mail: kirillob.lab@mail.ru

Лисничук А.А., к.т.н., доцент кафедры РУС РГРТУ, e-mail: a.a.lisnichuk@gmail.com.

Покровский П.С.
Устойчивые к распознаванию радиосигналы с управляемой связью между синфазной и квадратурной составляющими // Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С. 25-28.

Аннотация:
Для радиосигналов с управляемой связью между синфазной и квадратурной составляющими (РУСКС), синтезированных по комбинированному показателю качества «занимаемая полоса частот – уровень флуктуаций огибающей», проведен анализ однозначности решений, генерируемых двумя алгоритмами классификации вида модуляции. Выбор алгоритмов классификации производился с учетом требования надежного распознавания сигналов в условиях априорной неопределенности величин доплеровского частотного сдвига и частоты следования символов. При этом в качестве количественной меры неопределенности формируемых решений, т.е. устойчивости к распознаванию, использовано значение энтропии. Показано, что на рассматриваемом множестве сигналов имеется максимум неопределенности решений одного алгоритма классификации, который соответствует локальному минимуму другого, поэтому для определения устойчивых к распознаванию сигналов выбран комбинированный показатель в виде взвешенной суммы значений энтропий решений двух алгоритмов классификации. Оптимальные по критерию максимума этого показателя РУСКС обеспечивают примерно равные значения энтропий обоих рассмотренных алгоритмов, которые составляют 0,9 бита. Показано, что данные РУСКС по своим основным спектральным и энергетическим характеристикам сопоставимы с известными спектрально-эффективными сигналами.

Ключевые слова:
распознавание сигналов, алгоритм классификации, универсальный формирователь радиосигналов, радиосигналы с управ-ляемой связью между синфазной и квадратурной составляющими, спектрально-эффективные виды модуляции.

Об авторах:
Покровский П.С., к.т.н., доцент кафедры радиоуправления и связи Рязанского государственного радиотехнического университета им. В.Ф. Уткина, e-mail: paulps@list.ru

Паршин В.С.
Распознавание случайных сигналов при использовании в качестве их признаков выборочных характеристических функций // Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С. 29-34.

Аннотация:
Предложено использовать в качестве признаков для распознавания случайных сигналов выборочные характеристические функции, что позволяет перейти от распознавания при непараметрической априорной неопределенности к распознаванию при параметрической априорной неопределенности. Получены соотношения для определения моментов закона распределения выборочной характеристической функции, позволяющие определить коэффициенты асимметрии и эксцесса. Проведена оценка сходимости закона распределения выборочной характеристической функции к нормальному распределению. Проведено сравнение вероятностей ошибочного распознавания четырех классов случайных сигналов для оптимальных алгоритмов и алгоритма, использующего в качестве признаков значения выборочной характеристической функции.

Ключевые слова:
распознавание, априорная неопределенность, признаки, выборочная характеристическая функция, моменты распределения, коэффициенты асимметрии и эксцесса, вероятности ошибочного распознавания.

Об авторах:
Паршин В.С., д.т.н., профессор Рязанского радиотехнического университета, e-mail: vsparshin@gmail.com

Зайцев Г.В., Хзмалян А.Д.
Синтез весовых функций для гармонического анализа с произвольно заданной скоростью спада лепестков спектра и минимальным уровнем максимального бокового лепестка // Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С. 35-44.

Аннотация:
Применение весовых функций является неотъемлемой частью алгоритмов цифрового спектрального анализа. Известные весовые функции имеют скорость спада боковых лепестков спектра, кратную 6 децибелам на октаву (дБ/окт.). В настоящей работе предложен способ построения весовых функций с произвольно заданной скоростью спада лепестков. Функции имеют простой вид, обеспечивающий возможность вычисления в реальном масштабе времени. Для предложенных функций разработан метод оптимизации по критерию минимума максимального бокового лепестка на заданном отрезке частотной оси вне главного лепестка. Синтезированы оптимальные весовые функции со скоростями спада лепестков 9, 15 и 21 дБ/окт. и уровнем максимального лепестка до минус 200 дБ, и их параметры табулированы.

Ключевые слова:
весовая (оконная) функция, минимаксный критерий, скорость спада лепестков, спектральный анализ, цифровая обработка сигналов.

Об авторах:
Зайцев Г.В., д.т.н., зам. начальника СКБ ПАО «НПО «Алмаз», e-mail: gennady-zaytsev@yandex.ru

Хзмалян А.Д., д.ф.-м.н., главный специалист направления ПАО «НПО «Алмаз»

Ратынский М.В., Кирякмасов А.К.
Алгоритм адаптивной пространственной фильтрации с линейными ограничениями и его численно устойчивая реализация // Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С. 45-48.

Аннотация:
Показано, что алгоритм адаптивной пространственной фильтрации с линейными ограничениями над полем комплексных чисел может быть реализован в численно устойчивой форме, не требующей прямого обращения матриц. Численно устойчивый алгоритм требует меньшей разрядности вычислителя по сравнению с методами, основанными на решении системы линейных уравнений методом Гаусса, причем требуемая разрядность может различаться в полтора – два раза.

Ключевые слова:
адаптивная пространственная фильтрация, линейные ограничения, ортогонализация, численная устойчивость.

Об авторах:
Ратынский М.В., д.т.н., начальник сектора АО «ВНИИРТ», e-mail: m3v5r7@inbox.ru

Кирякмасов А.К., ведущий инженер АО «ВНИИРТ», e-mail: bp19z@yandex.ru

Вешкурцев Ю.М.
Помехоустойчивость модема при приёме сигнала с распределением мгновенных значений по закону Тихонова // Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С. 49-53.

Аннотация:
Проводится поиск альтернативных методов передачи, обработки информации с использованием цифровых технологий. Предложен модем для передачи данных путем модуляции характеристической функции сигнала с умеренной хаотичностью, мгновенные значения которого распределены по закону Тихонова. Качественно и количественно оценивается помехоустойчивость модема нового поколения при работе в канале с шумами. Теоретически установлено, что помехоустойчивость модема, как минимум, на два порядка превышает эту характеристику известного устройства.

Ключевые слова:
модем, характеристическая функция, хаотичность, помехоустойчивость, отношение сигнал/шум, закон Тихонова.

Об авторах:
Вешкурцев Ю.М., д.т.н., профессор, президент Института радиоэлектроники, сервиса и диагностики, чл.-корр. Академии Инженерных Наук им. А.М. Прохорова, e-mail: vym1940@mail.ru

Пахотин В.А., Симонов Р.В., Власова К.В., Бессонов В.А.
Оценка высоты цели в радиолокаторах метрового диапазона волн // Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С. 54-58.

Аннотация:
Рассмотрена проблема оценки высоты цели в радиолокаторах метрового диапазона волн, связанная с интерференцией прямой и отраженной от поверхности земли волнами. В области малых углов места диаграммы направленности для прямой и отраженной волны сливаются вместе и существенно искажают оценки углов места цели (высоты цели). Анализируется возможность решения задачи оценки углов места (высоты цели) тремя методами: методом углового спектрального анализа, методом, основанным на уравнениях правдоподобия, методом максимального правдоподобия с высоким разрешением, разработанным в БФУ им. И. Канта. Представлены результаты модельных исследований потенциальных возможностей оценок углов места (высоты цели) тремя методами. Показано, что метод максимального правдоподобия с высоким разрешением не имеет систематических интерференционных погрешностей оценок углов места, как в области малой корреляции, так и в области большой корреляции прямой и отраженной волн. Данный метод совместно с учетом тропосферной рефракции решает проблему оценки высоты цели при дальностях до расстояния прямой видимости при отношении сигнал/шум ≈ 30 дБ.

Ключевые слова:
радиолокационные системы, метод максимального правдоподобия, угловой спектральный анализ, оценка углов места.

Об авторах:
Пахотин В.А., д.ф.-м.н., профессор Института физико-технических наук и информационных технологий Балтийского федерального университета им. И. Канта (БФУ им. И. Канта), e-mail: VPakhotin@kantiana.ru

Симонов Р.В., аспирант Института физико-технических наук и информационных технологий (БФУ им. И. Канта)

Власова К.В., к.ф.-м.н., доцент Балтийской государственной академии РФ, e-mail: p_ksenia@mail.ru

Бессонов В.А., к.ф.-м.н., доцент Института физико-математических наук и информационных технологий (БФУ им. И. Канта), e-mail: VBessonov@kantiana.ru

Сорока Е.З.
Исследование причин явления Гиббса // Цифровая обработка сигналов. 2019. №2. С. 59-62.

Аннотация:
Исследуются причины возникновения явления Гиббса при резком ограничении спектра разрывных функций и рассматриваются методы его ослабления и устранения путем перехода к плавному ограничению спектра разрывной функции.

Ключевые слова:
явление Гиббса, спектр, разрывная функция, плавное ограничение.

Об авторах:
Сорока Е.З., к.т.н., гл. научный сотрудник ЗАО «МНИТИ» (Московский научно-исследовательский телевизионный институт), e-mail: soroka@mniti.ru