Обґрунтування методів вибору фільтрів для підвищення ефективності багаторівневого рекурентного часово-частотного сегментування

Анотація

У статті розглянуто питання обґрунтування методів вибору фільтрів для підвищення ефективності багаторівневого рекурентного часово-частотного сегментування в когнітивних телекомунікаційних системах. Основна увага приділена аналізу методів фільтрації сигналів для покращення якості передачі даних у динамічних умовах радіосередовища. Мета статті полягає в оцінці ефективності різних методів фільтрації при сегментуванні ансамблів складних сигналів. Методи фільтрації, описані у статті, включають описання: фільтрів Баттерворта, Чебишева, Бесселя, Кайзера, еліптичних та гібридних. Проведені експерименти показали, що різні фільтри мають свої унікальні переваги: фільтри Баттерворта забезпечують гладку частотну характеристику без пульсацій у смузі пропускання, що зменшує спотворення сигналу, підвищуючи співвідношення сигнал/шум (С/Ш) до 45 дБ та знижуючи гармонічні спотворення до 0,05%. Фільтри Чебишева завдяки крутому спаду у смузі загородження підвищили С/Ш до 40 дБ, хоча мають пульсації у смузі пропускання, що може призводити до деяких фазових спотворень, зі зниженням гармонічних спотворень до 0,07%. Фільтри Бесселя мінімізують фазові спотворення, забезпечуючи найменшу групову затримку (0,04 мс) серед усіх фільтрів, підвищуючи С/Ш до 42 дБ та знижуючи гармонічні спотворення до 0,04%. Фільтри Кайзера забезпечують високу гнучкість налаштувань, підвищуючи С/Ш до 44 дБ та знижуючи гармонічні спотворення до 0,06%, з груповою затримкою 0,05 мс, що є прийнятним результатом для балансу між якістю сигналу та затримкою. Еліптичні фільтри показали найкращі результати, а саме: удосконалення С/Ш до 48 дБ та найнижчі гармонічні спотворення (0,03%). Це забезпечує рівні пульсації як у смузі пропускання, так і в смузі загородження, що робить їх ефективними для точного розділення частотних компонентів. Гібридні фільтри (на основі фільтрів Баттерворта та Чебишева) забезпечують найвищий рівень підвищення С/Ш до 50 дБ, мінімальні гармонічні спотворення 0,02% та оптимальну адаптивність в умовах динамічно змінного радіо середовища. Отримані результати можуть бути використані для розробки більш ефективних технологій експлуатації когнітивних радіомереж, здатних працювати в умовах динамічного радіочастотного середовища. Подальші дослідження повинні зосереджуватися на розробці нових інтеграцій гібридних фільтрів, а також переміщувати акцент на алгоритми машинного навчання для автоматичного налаштування параметрів фільтрів в реальному часі, а також на дослідженні впливу різних типів інтерференцій на ефективність фільтрації різних видів послідовностей.