Адаптивное управление модуляцией в системах связи видимым светом на основе совместного анализа коэффициента Херста и локальной оценки производной отношения сигнал/шум. Часть 1. Теоретические основы и разработка алгоритма

Предложен алгоритм адаптивного управления модуляцией для систем связи видимым светом, использующий совместный анализ коэффициента Херста и локальной оценки производной отношения сигнал/шум. Алгоритм использует асимметричную логику переключения: повышение порядка модуляции разрешается только при одновременном выполнении условий положительной оценки локальной произ- водной и высокой персистентности временного ряда, тогда как понижение осуществляется немедленно при обнаружении направленного ухудшения. Пороговые параметры алгоритма обоснованы путем анализа тепловых карт выигрыша по скорости, построенных для экспериментальных сценариев. Предлагаемый алгоритм обеспечивает уменьшение числа переключений порядка модуляции относительно классического порогового метода в диапазоне от 7,1 до 81,2 % в зависимости от характера динамики канала.

1. Komine, T. Fundamental Analysis for Visible-Light Communication System Using LED Lights / T. Komine, M. Nakagawa // IEEE Transactions on Consumer Electronics. 2004. Vol. 50, No 1. P. 100–107. DOI: 10.1109/TCE.2004.1277847.

2. Channel Characteristics of Visible Light Communications Within Dynamic Indoor Environment / P. Chvojka [et al.] // Journal of Lightwave Technology. 2015. Vol. 33, No 9. P. 1719–1725. DOI: 10.1109/JLT.2015.2398894.

3. Половеня, С. И. Исследование атмосферного канала передачи данных непрямой видимости / С. И. Половеня, А. Н. Соловьёв, А. Ф. Корнеева // Проблемы инфокоммуникаций. 2024. № 2 (20). С. 63–70.

4. Goldsmith, A. Wireless Communications / A. Goldsmith. Cambridge: Cambridge University Press, 2005. DOI: 10.1017/CBO9780511841224.

5. López-Benítez, M. Performance Analysis of SNR Threshold-Setting Strategies for Adaptive Modulation and Coding Under Fading Channels / M. López-Benítez // Physical Communication. 2018. Vol. 30. P. 154–166. DOI: 10.1016/j.phycom.2018.08.009.

6. Cho, K. On the General BER Expression of One- and Two-Dimensional Amplitude Modulations / K. Cho, D. Yoon // IEEE Transactions on Communications. 2002. Vol. 50, No 7. P. 1074–1080. DOI: 10.1109/TCOMM.2002.800818.

7. Соловьёв, А. Н. Анализ динамики отношения сигнал/шум в канале связи видимым светом с применением коэффициента Херста / А. Н. Соловьёв // Проблемы инфокоммуникаций. 2026. № 1.

8. Saxena, V. N. Machine Learning in Visible Light Communication System: A Survey / V. N. Saxena, V. K. Dwivedi, J. Gupta // Wireless Communications and Mobile Computing. 2023. Vol. 2023. Art. 3950657. DOI: 10.1155/2023/3950657.

9. On the Self-Similar Nature of Ethernet Traffic (Extended Version) / W. E. Leland [et al.] // IEEE/ACM Transactions on Networking. 1994. Vol. 2, No 1. P. 1–15. DOI: 10.1109/90.282603.

10. Hurst, H. E. Long-Term Storage Capacity of Reservoirs / H. E. Hurst // Transactions of the American Society of Civil Engineers. 1951. Vol. 116, No 1. P. 770–799. DOI: 10.1061/TACEAT.0006518.

11. Соловьёв, А. Н. Экспериментальная система для исследования канала связи видимым светом на базе SDR / А. Н. Соловьёв // Технологии передачи и обработки информации: материалы Междунар. науч.-техн. семинара. Минск, 2026.

12. Скляр, Б. Цифровая связь: теоретические основы и практическое применение / Б. Скляр; пер. с англ.; 2-е изд. М.: Вильямс, 2016.

13. Лепихин, А. П. К применению показателя (коэффициента) Херста в гидрологии / А. П. Лепихин, Д. И. Перепелица // Географический вестник. 2016. № 4. С. 36–44.

14. Anis, A. A. The Expected Value of the Adjusted Rescaled Hurst Range of Independent Normal Summands / A. A. Anis, E. H. Lloyd // Biometrika. 1976. Vol. 63, No 1. P. 111–116.

15. Weron, R. Estimating Long-Range Dependence: Finite Sample Properties and Confidence Intervals / R. Weron // Physica A: Statistical Mechanics and Its Applications. 2002. Vol. 312, No 1. P. 285–299. DOI: 10.1016/S0378-4371(02)00961-5.