Method of signal processing in МІМО systems of unmanned aviation complexes

Abstract

Noise immunity of receiving signals in the MIMO (Multiple Input Multiple-Output) system essentially depends on the choice of the signal processing method on the receiving side. Existing methods of signal processing, in the MIMO system, that provide a given quality of information transmission, have high computational complexity, so there is a necessity to improve these methods. The purpose of this article is to increase the impedance of channels of control and data transmission of unmanned aerial systems, which was achieved by developing new method of signal processing in multi-antenna systems of unmanned aerial systems. The article developed an improved method of signal processing in MIMO systems of unmanned aerial systems, the essence of which is the ability to work with a known and unknown correlation matrix, the division of received signals into groups and the evaluation of each group, taking into account the evaluation error. During the research, the theory of communication, signal theory, the theory of antennas and the theory of noise-proof coding were used. The difference between an improved method is, that the method allows you to work with an unknown correlation matrix. While processing a signal in a demodulator, each iteration takes into account not only the estimate obtained in the previous step, but also the degree of accuracy of the character estimation. The proposed improved method has characteristics, that are close to the characteristics of demodulator, optimal for the criterion of maximum likelihood, but much less computational complexity. The method allows you to reduce computing costs by 20 times,compared with the maximum likelihood algorithm. The practical implementation of this method will allow the creation of software for communication equipment of unmanned aeronautical complexes, which operate in difficult conditions of the radio electronic environment.

Завадостійкість приймання сигналів в системі МІМО (Multiple-Input Multiple-Output) суттєво залежить від вибору методу обробки сигналів на приймальному боці. Існуючі методи обробки сигналів, в системі МІМО які забезпечують задану якість передачі інформації, мають високу обчислювальну складність, тому виникає необхідність удосконалення цих методів. Метою зазначеної статті є підвищення завадозахищеності каналів управління та передачі даних безпілотних авіаційних комплексів, що досягається шляхом розробки нового методу обробки сигналів у багатоантенних системах безпілотних авіаційних комплексів. В статті розроблено удосконалений метод обробки сигналів в системах МІМО безпілотних авіаційних комплексів, сутність якого полягає в можливості роботи з відомою та невідомою кореляційною матрицею, розбитті прийнятих сигналів на групи і оцінці кожної групи з врахуванням помилки оцінювання. Під час дослідження були використані положення теорії зв’язку, теорії сигналів, теорії антен та теорії завадостійкого кодування. Відмінність удосконаленого методу, полягає в тому, що метод дозволяє працювати при невідомій кореляційній матриці, а при обробці сигналу в демодуляторі на кожній ітерації враховується не тільки оцінка, отримана на попередньому кроці, але й ступінь точності оцінювання символів. Запропонований вдосконалений метод має характеристики, близькі до характеристик демодулятора, оптимального за критерієм максимальної правдоподібності, але значно меншу обчислювальну складність. Метод дозволяє знизити обчислювальні затрати в 20 разів в порівнянні з алгоритмом максимального правдоподібності. Практична реалізація зазначеного методу дозволить створити програмне забезпечення для комунікаційного обладнання безпілотних авіаційних комплексів, що функціонують в складних умовах радіоелектронної обстановки.