Том 69, № 1 (2024)

Представлен обзор и анализ вышедших к настоящему моменту научных работ, посвященных различным аспектам 6G. Акцент сделан на технологиях физического уровня, поскольку именно они в большей степени заложены в основу и определяют потенциал будущей системы. К ним относятся множественный доступ, многопользовательские многоантенные системы, реконфигурируемые отражающие поверхности, а также методы модуляции и канального кодирования. Кроме того, рассмотрены перспективные сценарии применения, новые сервисы и услуги, прогнозируемые требования, концепции сетевой архитектуры 6G, роль искусственного интеллекта и машинного обучения, а также новые частотные диапазоны.

Представлен алгоритм для электродинамического анализа двумерной волноводной щелевой решетки конечных размеров. Для решения граничной задачи используется метод обобщенной матрицы рассеяния. Сложная задача для структуры с большими электрическими размерами делится на две подзадачи: рассеяние волн на одном элементе решетки и взаимодействие волн внутри решетки. В соответствии с указанным методом электромагнитное поле уединенного элемента решетки представляется в виде разложения по падающим и рассеянным сферическим волнам. Решение первой подзадачи дает оператор рассеяния, который связывает амплитуды падающих и рассеянных волн. Решение второй подзадачи дает матрицу взаимодействия, которая связывает амплитуды волн, падающих на m-й элемент решетки, с амплитудами волн, рассеянными n-м элементом. Применение оператора рассеяния и матрицы взаимодействия к анализируемой решетке приводит к системе линейных алгебраических уравнений относительно амплитуд рассеянных волн. Анализируется непериодическая сфокусированная в зоне Френеля щелевая решетка, содержащая до тысячи элементов. Полученные численные результаты хорошо согласуются с известным поведением сфокусированных решеток вытекающей волны. Обсуждаются возможные области применения метода.

Получены приближенные асимптотические выражения для парциальной диаграммы излучающего элемента и действующего коэффициента отражения квазипериодической выпуклой фазированной антенной решетки (ФАР) большого размера, использующие в качестве основы результаты численного решения для электромагнитного поля в единичной ячейке ФАР при периодических граничных условиях на боковой поверхности ячейки. Эти выражения могут быть использованы при создании математического обеспечения для моделирования таких ФАР с учетом взаимодействия излучающих элементов на основе сочетания прямых численных методов, таких как метод конечных элементов, для анализа поля в единичной ячейке ФАР с расчетом характеристик ФАР в целом по аналитическим асимптотическим выражениям. Приведены численные результаты применения метода для расчета характеристик многоэлементных ФАР: сферической ФАР щелевых излучающих элементов и конической ФАР щелевых и директорных излучающих элементов.

Проведен статистический анализ корреляционных флуктуаций при передаче информации с применением расширения спектра на основе непрерывных шумовых сигналов со спектральной модуляцией. Дискретная информация вносится в результате интерференции опорного шумового сигнала и задержанного шумового сигнала, который модулируется противоположными по знаку двоичными символами. Проведен численный расчет корреляционных и спектральных характеристик при передаче информации в канале с аддитивным гауссовским белым шумом. Обнаружено асимптотическое ограничение для девиации корреляционных флуктуаций вследствие внутрисистемных помех. Показана возможность уменьшения флуктуаций корреляционного эффекта при передаче информации на основе непрерывных шумовых сигналов с временными окнами.

Разработан новый обобщенный адаптивный алгоритм обучения принятию статистических решений для экспоненциальных семейств распределений при априорной параметрической неопределенности в условиях выборок малого объема. Приведено обобщенное решающее правило, полученное методом оценки неизвестных параметров распределений, а также решающее правило, удовлетворяющее необходимым условиям оптимальности: постоянству средней вероятности ошибки первого рода и несмещенности. Рассмотрены конкретные решающие процедуры для частных распределений, полученных от обобщенного алгоритма. Приведены численные примеры. Показана эффективность разработанной оптимальной процедуры для выборок малого объема.

Исследован малошумящий биполярный дифференциальный усилитель постоянного тока при температурах 300 и 77 К. Показано, что для обеспечения наилучших характеристик усилителя по коэффициенту шума при понижении рабочей температуры с 300 до 77 К желательно использовать транзистор в режиме малых токов, не превышающих 2 мА. Установлено, что понижение рабочей температуры до 77 К приводит к уменьшению входного сопротивления усилителя с величины в несколько килоом до 100 Ом, динамический диапазон возрастает с 80 до 85 дБ, коэффициент гармоник возрастает с 0.09% до 1%. Кроме того, понижение рабочей температуры до 77 К оказывает значительное влияние на шумовые свойства усилителя: спектральная плотность шума напряжения понижается с 1 до 0.4 нВ/Гц^1/2, спектральная плотность шума тока возрастает с 2.5 до 9 пА/Гц^1/2, при этом также повышаются пороговые частоты 1/f шума: по напряжению с (0.1…10) до 20 Гц и по току с (10…100) до 1000 Гц. Обоснована возможность применения усилителя для низкотемпературных измерений образцов с низким входным сопротивлением.