Данная работа посвящена повышению спектральной и энергетической эффективности многопозиционных сигналов путем применения оптимальной формы огибающих. Задачи исследования включали в себя адаптацию оптимизационной задачи к амплитудно-фазовой модуляции при ограничении на помехоустойчивость приема, определение форм полученных оптимальных огибающих, проведение имитационного моделирования передачи информации и оценку спектральной и энергетической эффективности оптимальных сигналов. Работа проведена на базе научной лаборатории «СТЦ-Политех» с использованием вычислительных ресурсов суперкомпьютерного центра «Политехнический». Процедура оптимизации, а также имитационное моделирование передачи информации были выполнены в среде Matlab. В результате были получены новые оптимальные формы огибающих сигналов, которые обеспечивают потенциальную помехоустойчивость приема при квадратурной амплитудной модуляции и обладают спектральной эффективностью, близкой к сигналам с RRC импульсами, а также находятся ближе к границе Шеннона на 38%. Синтезированные оптимальные сигналы могут быть интегрированы в существующие и перспективные системы связи при использовании технологии SDR.

The given work is devoted to improving spectral and energy efficiency of M-ary signals by application of optimal pulse shape. The research goals include adaptation of optimization problem to amplitude-phase modulation with constraint on bit error rate performance, determination of obtained optimal pulse shapes, simulation modeling of information transmission, and estimation of spectral and energy efficiency of optimal signals. The work was fulfilled on the premises of science laboratory “STC-Polytech” with the use of computational resources of supercomputer center “Polytechnic”. The optimization procedure, as well as simulation modelling of information transmission, were performed in the Matlab environment. As a result of research, new optimal pulse shapes that provide theoretical bit error rate performance in case of quadrature amplitude modulation and have the values of spectral efficiency close to the ones of signals with RRC pulses were obtained. Besides, optimal signals are closer to the Shannon limit by 38%. Synthesized optimal signals may be integrated into existing and promising communication systems with the use of SDR technology.