Forecast-optimized selection of time segment length for improving the interference robustness of complex signal ensembles

Abstract

EN: This paper addresses the problem of coordinated selection of the timedomain segmentation length in the formation of ensembles of complex signals using time-domain permutations. While time permutations are known to reduce mutual correlation between ensemble signals, the segmentation length is typically predefined or selected empirically, without accounting for its simultaneous impact on correlation attenuation and spectral stability. To overcome this limitation, a predictive–optimization-based method for selecting the segmentation length is proposed. The method treats the segment length as a controllable parameter and evaluates its influence on ensemble properties through two quantitative metrics: a correlation-based metric characterizing the maximum mutual correlation and a spectral deviation metric assessing structural– spectral distortions caused by time permutations. These metrics are combined into an integrated objective function, enabling algorithmic determination of the optimal segmentation length that ensures a balanced trade-off between correlation reduction and spectral preservation. Experimental modeling using stochastic complex signal ensembles demonstrates that intermediate segmentation lengths provide the most favorable operating regime, yielding a significant reduction in mutual correlation while limiting spectral distortions. The obtained results confirm the effectiveness of the proposed approach and its applicability to the design of interference-robust signal ensembles in modern telecommunication systems.

UA: У роботі розглядається задача узгодженого вибору довжини часової сегментації під час формування ансамблів складних сигналів із використанням часових перестановок. Хоча часові перестановки відомі як ефективний засіб зменшення взаємної кореляції між сигналами ансамблю, довжина сегментації зазвичай задається наперед або обирається емпірично, без урахування її одночасного впливу на ослаблення кореляційних зв’язків і збереження спектральної структури сигналів. Для усунення цього обмеження запропоновано прогнознооптимізаційний метод вибору довжини часових сегментів, у якому довжина сегментації розглядається як керований параметр. Вплив цього параметра на властивості ансамблю оцінюється за допомогою двох кількісних метрик: кореляційної метрики, що характеризує максимальний рівень взаємної кореляції, та метрики спектрального відхилення, яка оцінює структурно-спектральні спотворення, спричинені часовими перестановками. Зазначені метрики об’єднуються в інтегральну цільову функцію, що забезпечує алгоритмічне визначення оптимальної довжини сегментації та досягнення збалансованого компромісу між зменшенням кореляції та збереженням спектральних властивостей. Результати експериментального моделювання ансамблів стохастичних складних сигналів підтверджують ефективність запропонованого підходу та його придатність для підвищення завадостійкості телекомунікаційних систем.