Разработка расчетной модели радиотрассы систем дальнемагистральной связи декаметрового диапазона для анализа параметров ионосферного канала

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. В системах дальнемагистральной связи декаметрового (ДКМ) диапазона на количество битовых ошибок одновременно влияют два ключевых фактора: соотношение сигнал / шум и степень фазовых искажений, вызванных доплеровским сдвигом, возникающим из-за случайного движения неоднородностей ионосферы. Проблема повышения помехоустойчивости таких систем осложняется тем, что даже при высоком уровне сигнала на входе демодулятора прием может затрудняться фазовыми искажениями, которые приводят к резкому увеличению количества битовых ошибок и ухудшению коэффициента BER. Несмотря на достаточное число классических работ, проблема повышения помехоустойчивости современных отечественных систем ДКМ радиосвязи в заданных сценариях функционирования с использованием современных методов и средств цифровой обработки сигналов остается актуальной и востребованной. Объектом исследования являются современные отечественные системы ДКМ радиосвязи, которые зачастую демонстрируют известные недостатки, включая низкую адаптивность к изменениям в ионосфере и проблемы с интерференцией сигналов. Например, система Р-016 имеет ограничения по диапазону частот, что делает ее менее эффективной в условиях варьирования ионосферных характеристик, которые влияют на уровень сигналов. Прототипы также могут иметь проблемы с обработкой сигналов, что приводит к возникновению битовых ошибок до 10-3 даже при отсутствии заметных помех.Предметом исследования являются модели и методы функционирования радиолиний ДКМ радиосвязи. Задачей исследования является оценка влияния различных факторов, таких как изменение длины преамбулы и использование адаптивных фильтров, на помехоустойчивость системы. Анализ полученных результатов показывает, что увеличение длины преамбулы в таких системах способствует повышению помехоустойчивости дальнемагистральной связи. Научная новизна заключается в усовершенствовании существующих расчетных моделей радиотрасс в ДКМ диапазоне путем применения комплекса параметров, включающего задаваемое для данного сеанса связи отношение сигнал / шум в радиолинии и для повышения точности расчета напряженности поля в точке приема, пересчитанные значения критических частот по прогнозам концентрации электронов, а также доплеровский сдвиг для каждого слоя ионосферы. Практическая значимость результата заключается в повышении помехоустойчивости существующих систем ДКМ радиосвязи в ионосферных условиях распространения.

Об авторах

А. И. Рыбаков

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Email: rybakov.ai@sut.ru

Г. А. Фокин

Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

Email: fokin.ga@sut.ru

Список литературы

  1. Скляр Б. Цифровая связь. М.: Издательский дом Вильямс, 2003. 1104 с.
  2. Качнов А.И., Пенкин А.А, Рыбаков А.И. Разработка мобильной системы информационного обеспечения с использованием каналов метеорной связи // V Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфокоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, Российская Феде-рация, 10–11 марта 2016 г.). СПб.: СПбГУТ, 2016. С. 177‒181. EDN:WZIKIL
  3. Воробьев О.В., Рыбаков А.И. Вариант реализации двунаправленной связи в системе метеорной связи. Описание программно-аппаратного комплекса СМС // VI Международная научно-техническая и научно-методическая конференция «Актуальные проблемы инфокоммуникаций в науке и образовании» (Санкт-Петербург, Российская Федерация, 01–02 марта 2017 г.). СПб.: СПбГУТ, 2017. С. 128‒133. EDN:ZECEUT
  4. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. М.: Сов. Радио, 1972. 464 с.
  5. Грудинская Г.П. Распространение радиоволн. М.: Высшая школа, 1975, 280 с.
  6. Мартышевская Д.А., Полушин П.А. Моделирование сверточного метода обработки сигналов при межсимвольной интерференции // XXI Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (СТТ-2015, Томск, Российская Федерация, 5‒9 октября 2015 г.). Томск: ТПУ, 2015. C. 43‒45.
  7. Попов Н.А., Пятаков А.И. Расчет территориального распределения уровней сигнала на многоскачковых радио-трассах от КВ передатчика средней мощности с антенной “Ромб” // Автоматизация процессов управления. 2009. № 15. С. 65‒73. EDN:KHPEFN
  8. Нарышкин Е.М., Серков В.П. Волновая служба и антенные устройства. Ч. 1. Теория электромагнитного поля и распространение радиоволн. М.: Воениздат, 1982. 288 с.
  9. Hunt B.T., Haab D.B., Sego T.C., Holschuh T.V., Moradi H., Farhang-Boroujeny B. Hunt Examining the Performance of MIL-STD-188-110D Waveform 0 Against FBMC-SS Over Skywave HF Channels // IEEE Transactions on Vehicular Technolo-gy. 2022. Vol. 71. Iss. 11. PP. 11637‒11649. doi: 10.1109/TVT.2022.3189762
  10. Zhang Z., Jin Z., Li Y., Song G., Wang Y. Multi-Stage Receiver of MIL-STD-188-110D Waveform 0 for High-Frequency Communication // IEEE Communications Letters. 2024. Vol. 28. Iss. 5. PP. 1166‒1170. doi: 10.1109/LCOMM.2024.3375601
  11. Самойлов А.Г., Сидоренко А.А. Применения кодов РС в каскаде с двоичными кодами с целью повышения эффективности борьбы с независимыми ошибками // Проектирование и технология электронных средств. 2014. № 3. С. 2‒7.
  12. Сидоренко А.А. Адаптивное помехоустойчивое кодирование // Материалы X международной научно-технической конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации». Владимир, Суздаль, 2013. Т. 1. С. 152‒154.
  13. Валиуллин Д.Р., Захаров П.Н. Экспериментальные исследования эквалайзера на основе нейронных сетей с обучением в многолучевом радиоканале // Журнал радиоэлектроники. 2017. № 12. С. 4. EDN:YNSPDZ
  14. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетики. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. 829 с.
  15. Зюко А.Г., Фалько А.И., Панфилов И.П. и др. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации. М.: Радио и связь, 1985. 271 с.
  16. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. Теория электрической связи. М.: Радио и связь, 1999. 432 с.
  17. Блейхут Р.Э. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 576 с.
  18. Кларк Дж., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. Пер. с англ. М.: Мир, 1987.
  19. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 2000.
  20. Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 2001. 518 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».