Российская разработка улучшит качество связи и навигации
Математики из Санкт-Петербургского государственного университета создали алгоритм, который позволит повысить стабильность работы устройств связи и навигации при использовании систем фазовой автоподстройки частоты. Эти системы синхронизируют параметры сигналов самого устройства и принимаемых извне, например, между мобильным телефоном и роутером.
Такие комплексы активно используются в спутниковой навигации и в устройствах беспроводной связи. Из-за индивидуальных характеристик приборов и помех могут возникать нестабильные колебания. И система автоподстройки должна распознавать различие между сигналами, уменьшая его. Это улучшает качество коммуникации и снижает уровень шума.
Однако существующие подходы и системы фазовой автоподстройки частоты имеют ряд недостаток, которые приводят к ошибкам и ограничениям в их использовании. Например, у них есть диапазон удержания, за пределом которого синхронизация уже не поддерживается. Есть еще диапазон захвата, который описывается как спектр частот с гарантированной синхронизацией при любых начальных условиях. Его расчет весьма сложен, поэтому раньше использовались методы приближенных измерений, что не всегда давало желаемый по точности и стабильности результат.
В своей работе петербургские математики проанализировали работу одной из наиболее популярных систем фазовой автоподстройки частоты и нашли способ упростить расчет диапазона захвата для нее с повышением точности. Они использовали для этого метод замены переменных, что позволило упростить формат уравнений.
Этот подход позволил получить точную формулу для диапазона захвата и избежать ситуации, когда устройство неожиданно теряет синхронизацию, что может оказаться критичным в случае систем, используемых в навигации и энергетике. В дальнейшем мы планируем развивать методы теории скрытых колебаний для анализа более сложных систем фазовой автоподстройки частоты и сотрудничать с инженерами для создания опытных образцов таких систем на основе предлагаемых методов анализа и синтеза.Николай Кузнецовзаведующий кафедрой прикладной кибернетики СПбГУ, заведующий лабораторией информационно‑управляющих систем ИПМаш РАН
Новый подход проверили с помощью компьютерной модели, которая показала, что он более стабилен и не теряет синхронизацию в условиях, когда другие системы допускают это. Также удается более точно прогнозировать поведение комплекса автоподстройки частоты, что важно для практического применения.
