Макетний зразок системи завадостійкого інформаційного обміну з нероздільним факторіальним кодуванням даних

А. О. Лавданський; Е. В. Фауре; А. Б.  Скуцький; Б. А.  Ступка; О. О. Харін

doi:10.36910/6775-2524-0560-2025-61-15

А. О. Лавданський https://orcid.org/0000-0002-1596-4123
Е. В. Фауре https://orcid.org/0000-0002-2046-481X
А. Б. Скуцький https://orcid.org/0000-0002-8632-1176
Б. А. Ступка https://orcid.org/0000-0002-3185-8427
О. О. Харін https://orcid.org/0000-0003-1791-6755

DOI: https://doi.org/10.36910/6775-2524-0560-2025-61-15

Ключові слова: модем; система завадостійкого інформаційного обміну; ISM-діапазон; макетний зразок; кадрова синхронізація

Анотація

У роботі розглянуто побудову макетного зразка системи завадостійкого інформаційного обміну для недорогих бездротових пристроїв, що працюють в насичених завадами ISM-діапазонах. На основі раніше розробленої моделі системи завадостійкого інформаційного обміну двійковим симетричним каналом реалізовано апаратно-програмну систему на базі FSK/GFSK-модему SX1278 та мікроконтролера сімейства STM32. Детально описано структуру кадру, принципи формування службових полів і корисних даних, алгоритми кадрової синхронізації й декодування, що використовують спеціальний блок синхрослів і мажоритарну обробку бітів, а також особливості їх програмної реалізації в умовах обмежених ресурсів пам’яті та обчислювальної потужності. Наведено результати експериментальної оцінки роботи прототипу за наявності інтенсивних широкосмугових завад, які моделюють типові сценарії спільного використання спектра з іншими системами радіозв’язку, побутовими та промисловими пристроями. Показано, що запропонована система забезпечує коректне відновлення повідомлення, помірний час обробки кадру та зниження вимог до повторних передавань. Отримані результати можуть бути використані під час проєктування вузлів промислового Інтернету речей, систем дистанційного моніторингу, збору показників лічильників і телеметричних комплексів у зашумленому радіосередовищі, віддаленому керуванні безпілотними об’єктами. Експериментальні дані узгоджуються з результатами попереднього імітаційного моделювання та підтверджують доцільність застосування системи завадостійкого інформаційного обміну для побудови енергоефективних, масштабованих і надійних систем обміну, у тому числі для трьохетапного криптографічного протоколу. Отримана платформа може слугувати основою для подальшої оптимізації параметрів перетворення інформації в бездротових мережах

Посилання

1. Azari A., Masoudi M. Interference management for coexisting Internet of Things networks over unlicensed spectrum. Ad Hoc Networks. Vol. 120, 09.2021. P. 102539.
2. Polak L., Milos J. Performance analysis of LoRa in the 2.4 GHz ISM band: coexistence issues with Wi-Fi. Telecommunication Systems. Vol. 74, Issue 3. P. 299–309.
3. Guo W., Healy W. M., Zhou M. Impacts of 2.4-GHz ISM Band Interference on IEEE 802.15.4 Wireless Sensor Network Reliability in Buildings. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. Vol. 61, Issue 9. P. 2533–2544.
4. Hasan A., Khan B. M. Deep learning aided wireless interference identification for coexistence management in the ISM bands. Wireless Networks. Вип. 29, № 7. С. 3311–3331.
5. Baccour N., Puccinelli D., Voigt T. et al., Baccour N., Koubâa A., Noda C. et al. External Radio Interference. Radio Link Quality Estimation in Low-Power Wireless Networks. Heidelberg : Springer International Publishing, 2013. P. 21–63.