При участии ученых ЛЭТИ разработан высокоточный аппарат для более быстрой передачи радиосигналов

Вейвлет-преобразование представляет собой специальный математически обоснованный метод анализа и обработки различных типов сигналов (аудио-, видеосигналов) и данных (документов, изображений). Сегодня он является мощным инструментом, который используется в различных областях науки и техники. Так, например, в медицине вейвлет-преобразование помогает при диагностировании различных заболеваний путем анализа рентгеновских снимков, результатов МРТ и других биомедицинских данных. Свое широкое применение данный инструмент находит в задачах передачи и обработки информации с использованием радиосигналов, обеспечивая обмен данными между корреспондентами, а также определяя расстояние до объектов и их скорость при одновременной минимизации помех и искажений в процессе передачи.

В то же время, большинство передаваемых сигналов характеризуется наличием в своем составе фрагментов, которые являются причиной непроизводительных затрат частотно-временных ресурсов (длительности интервала времени, выделенных для передачи информации) при их обработке. К таким затратам можно отнести включение сегментов синхронизирующих импульсов и защитных интервалов в состав передаваемых кодовых последовательностей. Кроме того, при передаче информации в ее состав вносится определенная избыточность за счет помехозащищенного кодирования и обеспечения имитозащищенности (защиты криптосистемы от навязывания ложных данных). 

По этой причине перед исследователями стоит задача разработки математического аппарата для оптимизации процесса частотно-временной синхронизации (ЧВС) с минимальными временными и ресурсными затратами. 

«Совместно с заведующим кафедрой радиостроения и средств связи Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения Владимиром Викторовичем Егоровым мы разработали математический аппарат для обработки и передачи OFDM-сигналов. Нам удалось с максимальной точностью определить моменты времени установления частотно-временной синхронизации».

Задачей совместного исследования ученых СПбГЭТУ «ЛЭТИ» и ГУАП являлось повышение информационной скорости передачи данных за счет сокращения непроизводительных затрат при максимально возможной точности ЧВС.

За счет предложенных быстрых вычислительных алгоритмов им удалось повысить информационную скорость передачи данных на 20-30%. Разработанный на основе вейвлет-преобразования аппарат может быть использован в радионавигации, радиолокации, а также практически во всех современных системах беспроводной радиосвязи.

«В свое время я с большим интересом начал заниматься вопросами вейвлет-преобразования и его применения при обработке данных и сигналов. Первыми моими учителями в этой области были доктор технических наук, профессор Владимир Владимирович Геппенер и кандидат технических наук, старший научный сотрудник Николай Иванович Орешко. В настоящее время я рад, что у меня появилась возможность совместной работы с одним из ведущих специалистов в области радиосвязи, обработки и передачи информации, а именно с  Владимиром Викторовичем Егоровым», – отметил Дмитрий Михайлович.

По словам ученого, в перспективе разработка может использоваться в учебном процессе в рамках преподавания дисциплин «Цифровая обработка данных» и «Цифровая обработка информации» на кафедре информационных систем СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 

Результаты исследований приняты к публикации в виде научной статьи «Применение гармонического вейвлет-преобразования в задачах обработки и анализа OFDM-сигналов» в журнале «Цифровая обработка сигналов» в 2024 году. 

Разработка ведется в русле научно-исследовательской политики программы развития СПбГЭТУ «ЛЭТИ» «Приоритет 2030».