CC BY
6УДК 681.521.7, 512.623.3 Б01: 10.24412/2782-2141-2023-3-12-21
Адаптация режимов работы станций сети декаметровой радиосвязи с псевдослучайным переключением рабочих частот
Путилин А. Н., Соколов В. А., Хвостунов Ю. С.
Аннотация: Защита сети декаметровой радиосвязи от радиоэлектронного подавления реализуется, как правило, использованием её радиостанциями режима псевдослучайного переключения рабочих частот. В различных радиолиниях одна и та же частота этого пакета обеспечивает возможность передачи данных на различных скоростях: от максимально возможной до нулевой. Во времени эти характеристики изменяются. Это обусловлено анизотропией ионосферы Земли как канала передачи радиоволн, а также возможным изменением уровня преднамеренных помех на конкретных рабочих частотах. Использование пакета частот достаточного объёма обеспечивает гарантированное установление соединения в любом направлении. Это определяется высокой вероятностью присутствия в пакете хотя бы одной пригодной частоты. После установления соединения в радиолинии может оказаться, что в пакете рабочих частот отсутствует достаточное число пригодных частот для предоставления требуемой телекоммуникационной услуги, либо передача на пригодных частотах может вестись только со скоростью ниже требуемой. Это обуславливает потребность реализации алгоритмов адаптации режимов работы станций сети по скорости передачи и рабочим частотам. Адаптация основывается на измерении на приёмном конце радиолинии характеристик принимаемого сигнала и передачи по обратному каналу сигналов управления на коррекцию режима передачи. Это возможно только в дуплексных и полудуплексных радиоканалах. Целью работы является: исследование алгоритмов адаптации режимов работы радиолиний сети декаметровой радиосвязи. Новизна работы состоит в привязке алгоритмов адаптации к параметрам радиоканалов декаметрового диапазона, характеристикам радиосредств и систем передачи данных. Получены следующие результаты: приведено рациональное обоснование критерия адаптации, дано сравнение эффективности функционирования различных алгоритмов. Практическая значимость состоит в возможности обоснованного выбора параметров алгоритмов адаптации режимов работы радиолиний сети декаметровой радиосвязи.
Ключевые слова: адаптация режимов работы радиолиний, единый частотно-временной ресурс, сеть декаметровой радиосвязи.
Введение
Сеть декаметровой радиосвязи с псевдослучайным переключением рабочих частот (ППРЧ) строится на основе общего частотно временного расписания сети [1]. В расписании используется N=21 стартовых и К резервных радиочастот. Как правило, выбирают г = 8 - 64, К= 0 - 256. Период переключения может меняться от 10 до 200 мс. Каждый абонент имеет генератор псевдослучайной последовательности (ПСП). Все абоненты синхронизированы. Текущая частота определяется следующим образом: текущее значение генератора ПСП делится на N. Остаток от деления - номер текущей рабочей частоты.
В различных радионаправлениях декаметрового диапазона одна и та же частота обеспечивает возможность передачи данных с различным качеством. Некоторые частоты непригодны для работы в радионаправлении в определенное время суток. Оперативная подмена стартовых частот на запасные во время сеанса связи и выбор скорости передачи данных обеспечат наиболее эффективное использование выделенного частотного ресурса.
Управление скоростью передачи в радиолинии становится возможным при реализации в станциях радиосвязи линейки режимов работы с различными скоростями передачи данных. Эти режимы, в основном, определяются кратностью модуляции и скоростью канального
кодирования. Режимы с низкой скоростью, как правило, имеют более высокую помехоустойчивость и наоборот.
В табл. 1 приведен пример перечня режимов радиостанций, реализованных в полосе частот 9 кГц. Смена рабочих частот выполняется за время менее 3 мс, длительность слота -50 мс, в слоте 3 информационных посылки, в рабочей полосе 89 подканалов OFDM. Доступные скорости передачи данных: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 бит/с. Режимы работы радиостанций дополнительно могут отличаться полосой сигнала, временем переключения рабочих частот, длительностью защитного интервала между посылками, длительностью слота, количеством подканалов и прочее. В этом случае перечень режимов существенно расширяется. Кроме того, режим работы может рассматриваться как групповой или индивидуальный. В первом случае на всех частотах из пакета переключения используется одинаковый вид модуляции и кодирования, независимо от различия помехо-сигнальных ситуаций на каждой частоте. Групповая скорость передачи при адаптации меняется в соответствии со значениями в третьей колонки табл. 1. Во втором случае режим определяется для каждой частоты независимо. Групповая скорость передачи складывается как среднее значение канальных скоростей передачи на всех рабочих частотах.
Таблица 1 - Перечень режимов для смены частоты 20 раз в секунду (пример)
№ п/п Модуляция Канальная скорость, бит/с Информационная скорость, бит/с Бит на слот Кол-во служебных и информационных бит на слот Кол-во проверочных бит Кол-во исправляемых ошибок
1. ОФМ 1 5340 1200 264 88=60+18 176 88
2. ОФМ 1 5340 2400 264 136=120+16 128 64
3. ОФМ 2 10680 4800 528 256=240+16 272 136
4. ОФМЗ 16020 9600 800 496=480+16 304 152
5. АФМ 4 21360 19200 1064 984=960+24 80 40
Принципы организации процесса адаптации
Радиостанции начинают работу с состояния Дежурного приёма (ДП). В нем все радиостанции сети, использующие один пакет частот, находятся в режиме 1, см табл. 1. У них совпадает набор стартовых частот и текущая фаза ПСП.
Рис. 1. Структура составного служебного канала управления (ССКУ)
1) Адаптация по замене рабочих частот и выбору скорости передачи выполняется аппаратурой передачи данных приемника (АПД ПРМ) и передатчика (АПД ПРД) радиостанции
- после установления соединения в наиболее помехоустойчивом Режиме 1 и перехода к обмену данными;
- независимо по двум встречным направлениям связи радиолинии.
2) В направлении связи только один приёмник и один передатчик. В процессе адаптации направления связи управляющим органом является АПД ПРМ, управляемым органом является АПД ПРД. АПД ПРМ доводит до АПД ПРД команды управления по составному
служебному каналу управления (ССКУ), состоящему из трех последовательно соединенных каналов, см. рис. 1. Первый канал: от АПД ПРМ до АПД ПРД управляющего (своего) радиоцентра. Второй канал: от АПД ПРД управляющего радиоцентра до АПД ПРМ управляемого радиоцентра. Третий канал: от АПД ПРМ управляемого радиоцентра до АПД ПРД. При разнесении приемного и передающего центров первый и третий каналы реализуют локальные вычислительные сети радиоцентров. При реализации приёмника и передатчика совместно - шина данных вычислителя. Второй канал реализуется в созданной радиолинии в формате служебных полей передаваемых пакетов данных. АПД ПРД исполняет принятую команду АПД ПРМ о замене рабочей частоты или изменении скорости передачи.
1) После установления соединения АПД ПРМ измеряет стохастические параметры входного сигнала и/или потока данных. Сравнение полученных оценок с выбранными критериями порождает решения о замене рабочей частоты, увеличении или уменьшении скорости передачи данных. Обоснование выбора этих параметров и критериев их оценки является предметом рассмотрения в данной работе.
2) Все станции сети имеют один и тот же комплект запасных частот (34) или частот дополнительного пакета переключений. В процессе адаптации, заменой плохих частот из пакета стартовых частот (СЧ), формируется пакет рабочих частот (РЧ). При адаптации изменение скорости передачи данных связано с изменением кратности модуляции и скорости кодирования, то есть с изменением номера режима в табл. 1.
Оцениваемые параметры и критерии принятия решений.
Эффективность систем адаптации
При моделировании радиолиний декаметрового диапазона используются Рекомендация ГГи-Я Б. 1487 [2]. Рекомендация основывается на модели Ваттерсона и определяет вектор параметров, определяющих динамически изменяющуюся импульсную характеристику радиоканала. Это количество лучей, задержка между лучами, величина допплеровского растекания спектра, отношение сигнал/шум, скорость замираний, допплеровское смещение сигнала.
Наиболее частот используемое измерение только одного из указанных параметров -отношения сигнал/шум, для оценки многолучевого канала не подходит. На рис. 2 приведены сигнальные созвездия ФРМ-8 на входе приёмника при ЯМ? = 30 дБ при отсутствии - а) и наличии замираний - б), полученные в соответствии с Б. 1487.
.4 к —
'А-
» > *ч V I V ■ - . А - . . * ✓
I ш ■и 1
а) б)
Рис. 2. Сигнальные созвездия ФРМ-8 при отсутствии и наличии замираний
Для оценки качества работы модема на рабочей частоте Рекомендация предлагает вероятность ошибки на бит. Однако, при пакетной передаче данных, имеющей место в радиолиниях с ППРЧ, более актуальной представляется вероятность безошибочного приёма пакета данных на рабочей частоте. Такую возможность дает, например, реализация в модемах кода Рида-Соломона, позволяющего вычислить число исправленных символов на приёме. Критерием принятия решения об увеличении скорости обмена данными должно служить отсутствие исправления ошибок кодом, а для снижения скорости - исправление предельного числа символов. Оценим эти вероятности.
Вероятность отсутствия исправления ошибок
Роио = (1 — Рбит)^",
где Ь - длина пакета в стартовом режиме, см. табл. 1, «Бит в слоте», строка 1, Рбит -вероятность ошибки на бит, которая всегда больше 5»103: это порог срыва битовой синхронизации. Следовательно, Р0и0 < 0,266. В хорошем канале это значение достигает 1.
Вероятность возникновения в пакете неисправленной ошибки: для стартового режима 1, табл. 1, это событие наступает в случае возникновения более 88 ошибок в пакете. В соответствии с [3], стр. 39, его вероятность
Р(>т, п)<(т/пу-аРбиг,
где а - коэффициент группирования ошибок для канала декаметровой радиосвязи изменяется от 0,3 до 0,4. Подстановкой в данное выражение граничных значений параметров а и Рбит получаем
Р(>т, п) < (> 89/264)10'4 5*10"3 = 0,0026.
Отсюда получаем вероятность правильного приёма пакета при наличии тактовой синхронизации
Рпп=1 -Р(>т, п)> 1 -0,0026 = 0,997.
При отсутствии тактовой синхронизации код Рида-Соломона примет случайный сигнал и укажет исправление в нем предельного количества ошибок. Это событие и являются детектором браковки выбранного режима работы. При принятии решения о качестве канала по трем принятым пакетам достоверность оценки оценивается как
РДост> 1 -Р(>т, п? = 0,9999999.
Для рассматриваемого объекта исследования адаптацию следует понимать, как свойство системы передачи данных приспосабливаться к возможным изменениям условий функционирования канала связи. В соответствии с этим эффективность системы адаптивного управления режимами работы радиолинии будем оценивать [2] устойчивостью и сходимостью алгоритмов адаптации.
Устойчивость - свойство системы сохранять свои эксплуатационные характеристики при изменении условий работы. Она определяется живучестью, надежностью и помехоустойчивостью. Для рассматриваемого объекта устойчивость определяется в первую очередь помехозащищенностью. Режим ППРЧ обеспечивает помехозащищённость радиолинии при исключении возможности постановки помехи вслед передаваемому пакету данных и возможности блокирования радиотракта. Выполнение этих условий обеспечивается при корректном формировании требований к проектируемой системе обмена данными. Способы реализации не являются предметом рассмотрения данной работы. Помехоустойчивость радиолинии в условиях различного динамического изменения условий прохождения сигналов на различных частотах будет зависеть от нижнего предела отношения сигнал/шум, при котором обеспечивается обмен данными. Для аддитивного белого гауссовского шума для рассматриваемого модема этот предел равен 3-4 дБ, тогда как для эксплуатируемых в настоящее время модемов это граница начинается от 10 дБ. Для многолучевых каналов эти цифры выше, в зависимости от их параметров, но запас помехоустойчивости сохраняется.
Сходимость алгоритма определяется временем выбора оптимального рабочего режима при изменении условий функционирования. Адаптация к преднамеренным помехам
в рассматриваемой системе передачи не выполняется. Воздействие преднамеренных помех определяется процентом подавляемых рабочих частот. Минимальное время стабильности параметров канала декаметровой радиосвязи на фиксированной частоте больше 15 минут. Это означает, что цикл адаптации должен завершаться менее чем за минуту, в пределах передачи до 900 пакетов.
Свойства составного служебного канала управления
Будем полагать, что передача команд управления между АПД ПРМ и АПД ПРД надежна. Проблемы с доставкой команд управления возможны только во втором канале при передаче команд по радио в служебных полях формируемого пакета данных. Табл. 1 показывает, что в форматах пакетов данных, передаваемых в различных режимах, остается от 16 до 24 свободных бит. Следовательно, фиксированный формат команды управления - не более 16 служебных бит. При скорости переключения частот 20 раз в секунду минимальная скорость передачи данных в ССКУ - 320 бит/с.
В пакете переключения после установления соединения будут присутствовать пригодные для обмена данными, так и непригодные рабочие частоты. Поэтому часть передаваемых команд не будет доставлена. При правильном выборе рабочих частот с учетом прогноза их прохождения вероятность передачи команды управления на одной рабочей частоте 0,7-0,8, поэтому до 30 % передаваемых команд не будут приняты. Это канал среднего качества. При случайном выборе рабочих частот - до 60 % частот не будут приняты. Реальная пропускная способность ССКУ в этом случае составит 96 бит/с или 6 достоверно принятых команд в секунду.
Обоснование вида алгоритма адаптации
Адаптация по выбору рабочих частот и скорости передачи может выполняться с указанием номера режима работы
- с подтверждением переданной команды или без подтверждения,
- групповым или индивидуальным,
- последовательным или одновременным,
- абсолютным или относительным.
Оценим сходимость алгоритма для экстремальных условий: вероятность выбора пригодной частотыр = 0,5, то есть 50 % рабочих частот подлежат замене.
Поскольку порядок ППРЧ адаптивно меняться не может, то подтверждение переданной команды после установления соединения при наличии неисправных частот потребует кратной числу неисправных частот передачи команды и такой же передачи подтверждения. То есть, подтверждение замедляет сходимость алгоритма в два раза. Как указано выше, достоверность правильного приёма команды достаточно высока. Цена ложной замены рабочего режима на одной частоте не высока: в случае этого события адаптация продлится только на один шаг. Это аргументы в пользу выбора алгоритма адаптации без подтверждения принимаемых команд по каналу обратной связи. Однако этот выбор требует формирования в служебном канале маркера времени перехода на новый рабочий режим.
Групповое изменение режима работы подразумевает одновременное изменение кратности модуляции на всех частотах. Это сильно сокращает перечень рабочих режимов и, поэтому, не требует передачи большого объема служебных команд, что обеспечивает высокую достоверность их передачи. Однако, как показывает практика, групповое изменение режима ведет к снижению устойчивости работы радиолинии. Если на выделенном пакете рабочих частот потенциально достижима скорость передачи до 14 Кб/с, то в процессе адаптации система будет постоянно переключаться со скорости 9,6 Кб/с на скорость 19,2 Кб/с и, затем, снова возвращаться на скорость 9,6 Кб/с. В периоды работы на скорости
19,2 Кб/с качество канала будет ниже среднего уровня. Групповое изменение режима работы не обеспечивает требуемой гибкости адаптации. Это аргументы в пользу выбора индивидуального указания номера режима работы на каждой частоте.
Последовательное указание номеров режима работы приводит к значительному увеличению времени выбора оптимального режима. Среднее время замены рабочего режима определяет время тестирования режима на неисправной частоте (3 пакета данных =150 мс), время достоверной передачи пакета (до 32 пакетов данных в рассматриваемых условиях = 1600 мс), всего, без учета времени распространения сигнала, до 1,75 с. При 32 неисправных частотах из 64 и 5 режимах работы на каждой частоте нужно 32*5*1,75 = 280 с для гарантированного достижения оптимального режима работы. Что существенно больше требуемого значения 60 с, определенного выше. Это аргументы в пользу выбора одновременного или параллельного указания номеров режимов на различных частотах.
При абсолютном указании номера режима работы при адаптации необходимо указать номер частоты в пакете переключения (до 6 бит) и, при адаптации по скорости, номер режима работы (для рассматриваемого примера - 3 бита). Всего 9 бит. При относительном указывании команда передается для следующей частоты в порядке ППРЧ. Это исключает необходимость указания номера частоты в пакете переключения. Вместо номера режима работы передается его смещение: два бита.
Таким образом, алгоритм адаптации должен
- исключить передачу подтверждения для переданной команды,
- выполнять управление режимами работы раздельно на каждой частоте из пакета переключения,
-реализовать одновременное управление адаптацией по замене рабочих частот и скоростей передачи,
- обеспечить относительное указание выбора режимов работы.
Формат команды управления
Для унификации режима адаптации будем полагать, что во всех режимах работы команда управления занимает 16 бит (см. табл. 1). Для указания режима работы передатчика при формировании следующего пакета данных на частоте, определяемой фазой ППРЧ, необходим индекс, принимающий три значения. Первое значение - понижение скорости передачи данных, относительно текущей (см. режимы табл. 1). Второе значение -сохранение скорости передачи. Третье значение - повышение скорости передачи. Команда о снижении скорости передачи при работе в режиме 1 на самой низкой скорости означает требование смены рабочей частоты. При смене из резервных частот всегда выбирается следующая по номеру за последней занятой.
Вариант первый: команда управления разбивается на восемь пар бит. Каждая пара бит - четыре значения (одно резервное). Команда указывает режимы работы в следующих восьми пакетах (слотах) одновременно. Для конкретного пакета команда будет передана 8 раз. Событие недоставки команды наступает при выпадении участка ППРЧ с 8-ю неисправными частотами подряд. При случайном выборе рабочих частот
Рид сл<0,58 = 0,004, при выборе частот при использовании прогноза
Рвд пр<0,38 = 0,00007.
Цена ложной замены режима невысока - браковка одного пакета. При передаче следующего пакета на этой рабочей частоте команда будет передана вновь.
Вариант второй: кодирование 10 команд в троичном представлении. Число состояний команды - 310= 59049. Перевод числа в двоичный код для получения 16-ти разрядного числа
216= 65536 >310.
Передача команды с обратным преобразованием на приёме. В этом случае указанные вероятности будут еще ниже
Рвд сл<0,510= 0,001,
при выборе частот при использовании прогноза
ндпр
<0,38 = 0,000006.
Моделирование систем адаптации
Для моделирования системы адаптации в радиолинии декаметровой радиосвязи с ППРЧ использовался программный имитационно-моделирующий комплекс.
В контрольном примере выбрано 16 стартовых частот при общем числе частот 128. Распределение ЯМ? по каналам: зеленый цвет - 25 дБ, красный - 4 дБ, синий - не задано. Формат команды управления используется по первому варианту (упрощенному).
Следует отметить, что распределение качества каналов установлено предельно жестко. В 16-ти стартовых частотах только 2 частоты с хорошим БЫЯ. Также непригодные частоты сосредоточены в начале списка. Для завершения процесса адаптации система при последовательной замене частот должна протестировать 36 непригодных частот, отмеченных красным цветом на рис. 3 и 14 пригодных частот. На Рис. 3 показано завершение процесса частотной адаптации: переход рабочих частот с красных клеток на зеленые, а также -завершение адаптации по скорости: установление диаграммы АФМ-4 на графиках обоих модемов, соответствующее переходу на наибольшую скорость.
Программная модель ППРЧ связи
Модем 1
Параметры Потоки Резерв 0 Вкл/Выкл |чВМ = 1/2-2/3 0 Графики
Время, 128-битный счетчик_
0000; 0000:0000:0001:0000:0000: ОООсД; 9е ЗЬ Вариант сигнальной конструкции
□ Пауза 0 Вывод Всё
вп
200 МС У] 2 1128 ¡16 У |
Модель канала
22 ППРЧ 4500 АФМ4 9600
Вариант 22
Режим ППРЧ
Дл-ть слота 50ме
Смена РЧ <= Змс
Полоса 4500 Гц
Модуляция АФМ 4
Число поаканалов 44
Посылок в слоте 3
Информац. скорость 9600 бит/с
[2 у | [синх| ¡2 ^ 19 V Луп V Соед | РС | 0 АдСк 0 АдЧа □ КЧС
Тест _ Изм, □ Вгйсй □ Шлейф 0 50 тщиЕМСМУЗАРТАТГОИ ¡пй=1 Ьа11=1 ав.И=1 сЪ"Ш=6
Модем 2
Параметры Потоки Резерв 0 Вкл/Выкл ¡ЧВМ=2/1-32/3 Время, 128-битный счетчик_
0 Графики
0000;0000:0000; 0001:0000:0000:000с1: 9е44 Вариант сигнальной конструкции
22 ППРЧ 4500 АФМ4
9600
Все
Вариант 22
Режим ППРЧ
Дл-ть слота 50мс
Смена РЧ <= Змс
Полоса 4500 Гц
Модуляция АФМ 4
Число поаканалов 44
Посылок в слоте 3
Информац. скорость 9600 бит /с
12 у>1 [синх| |2 |1Э ¡Дуп Соед ¡Рс] 0 АдСк 0 АдЧа □ КЧС
Тест Изм. □ Brdcst □ Шлейф 0 50 РР.ЕСЭиЕГ^СУ_АОАРТАТ1СМ ¡пс!=2 Ьа11=0 as,¡d=6 сЫМ=0
Е Графики модема 1
■ 1 Графики модема 2
15 31 47 63 79 95 111 127 143 159 175 191 207 223 239 255
127 143 159 175 19 1 207 223 239 255
Декодировано 100% с.
Рис. 3. Панель управления программного имитационно-моделирующего комплекса
Для алгоритма адаптации с подтверждением переданной команды, групповым управлением режимами работы, последовательной адаптацией по замене рабочих частот и скоростей передачи, абсолютным указанием выбора режима работы, реальное время выполнения адаптации составило около 12 минут (алгоритм 1). Для алгоритма адаптации без подтверждения переданных команд, раздельным управлением режимами работы на каждой частоте, одновременной адаптацией по замене рабочих частот и скоростей передачи, относительным указанием выбора режимов работы, реальное время выполнения адаптации составило около 1 минуту 32 секунды (алгоритм 2). Выигрыш второго алгоритма - 7,8 раз.
Цикл адаптации для рассматриваемой системы передачи данных составит 2,5 с. Для контрольного примера при случайном выборе частот среднее число непригодных частот составит 8, при выборе частот при использовании прогноза - 4 частоты. Если частоты с различным качеством будут расположены случайным образом, то это кратно ускорит процесс адаптации. Ожидаемые времена адаптации приведены в табл. 2. Требуемая динамика изменения состояний радиоканала (см. выше) показывает существенное предпочтение второго алгоритма.
Таблица 2 - Оценка времен адаптации для различных алгоритмов и различных условий выбора 16 частот в пакете переключения
№ Параметр Тяжелые Случайный Выбор частот
п/п условия выбор частот по прогнозу
1 Число пригодных частот в пакете 2 8 12
2 Число тестируемых частот для завершения адаптации 50 10 5
3 Время адаптации для Алгоритма 1, с. 720 177,5 80
4 Время адаптации для Алгоритма 1, с. 92,5 22,5 10
Заключение
Рассмотрено функционирование радиолинии декаметровой радиосвязи с ППРЧ: определено понятие режимов её работы. Предложены принципы организации адаптации режимов работы радиолинии. Приведена структура служебного составного канала управления. Определены его свойства и характеристики. Обоснованы параметры и критерии принятия решений на адаптацию, порядок их расчёта. Предложен показатель эффективности системы адаптации. Дано обоснование вида алгоритма адаптации. Для рационально выбранного алгоритма адаптации рассмотрены варианты форматов команд управления с количественно близкими параметрами достоверности их передачи. Проведено моделирование работы радиолинии с различными алгоритмами адаптации на контрольном примере с тяжелым для адаптации распределением качества частот в пакете переключения. Экспериментально вычислены времена полной адаптации. Показано многократное сокращение времени адаптации для рационально выбранного алгоритма с предложенным форматом команд управления.
Возможно усовершенствование алгоритма адаптации, относительно предложенного в контрольном примере. Во-первых, можно использовать второй вариант формата команду управления (см. выше). Во-вторых, для повышения достоверности передаваемых команд управления с АПД ПРМ к АПД ПРД (см. рис. 1) можно запретить их передачу в пакетах, передаваемых на частотах с заведомо низким качеством. АПД ПРМ выполняет оценку этого качества в прямом канале передачи. Оценка качества в обратном канале передачи в большинстве случаев будет такой же, за исключением наличия источник сосредоточенных по спектру помех рядом с приёмниками радиостанций. В-третьих, для дополнительного сокращения времени адаптации можно
сократить время тестирования частоты до двух или одного пакетов. Однако, такое решение откроет дополнительные возможности для постановки преднамеренных помех, поэтому потребует дополнительного исследования.
Литература
1. ГукИ. И., ПутилинА. Н., Сиротинин И. В., Хвостунов Ю. С. Адаптивная система декаметровой радиосвязи с полнодиапазонной псевдослучайной перестройкой рабочей частоты. Предварительные результаты трассовых испытаний её фрагмента // Материалы VI Санкт-Петербургской Межрегиональной конференции «Региональная информатика-2011», Санкт-Петербург, 26-28 октября 2011 г.
2. Рекомендация ITU-R F.1487 «Testing of HF modems with bandwidths of up to about 12 kHz using ionospheric channel simulators», Geneva, 2010: URL: htps://itu.int.
3. Захаров А. И. Основы передачи данных - JI.: ВАС, 1985. - 157 с.
4. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и модуляции. В 3 т. - М.: Советское радио, 1975.
References
1.Gukl. I., PutilinA. N., Sirotinin I. V., Khvostunov Yu. S. Adaptivnaya sistema dekametrovoj radiosvyazi s polnodiapazonnoj psevdosluchajnoj perestrojkoj rabochej chastoty. Predvaritel'nye rezul'taty trassovyh ispytanij eyo fragmenta [Adaptive decameter radio communication system with full-band psev-random tuning of the operating frequency. Preliminary results of track tests of its fragment]. Materialy VI Sankt-Peterburgskoj Mezhregional'noj konferencii «Regional'naya informatika-2011» [Proceedings of the VI St. Petersburg Interregional Conference "Regional Informatics-2011"]. St. Petersburg, October 26-28, 2011. (In Russian).
2. Recommendation ITU-R F.1487 "Testing of HF modems with bandwidths of up to about 12 kHz using ionospheric channel simulators", Geneva, 2010: [Electronic resource]. URL: https://itu.int.
3. Zakharov A. I. Osnovy peredachi dannyh [Fundamentals of data transmission], Leningrad. Military Academy of Communications Publ., 1985. 157 p. (In Russian).
4. Van Tris G. Teoriya obnaruzheniya, ocenok i modulyacii [Theory of detection, evaluation and modulation]. In 3 vol. Moscow. Soviet Radio Pabl., 1975. (In Russian).
Статья поступила 20 августа 2023 г.
Информация об авторах
Путилин Алексей Николаевич - Доктор технических наук, профессор. Главный научный сотрудник научно-технического центра ПАО «Интелтех». Область научных интересов: адаптивные помехоустойчивые системы декамертовой радиосвязи. Тел.: +7(812) 448-19-01. E-mail: [email protected].
Соколов Владимир Александрович - Ведущий инженер ПАО «Интелтех». Область научных интересов: адаптивные помехоустойчивые системы декамертовой радиосвязи. Тел.: +7(812)448-19-01. E-mail: [email protected].
Хвостунов Юрий Сергеевич — Кандидат технических наук. Заместитель начальника научно-технического центра ПАО «Интелтех». Область научных интересов: адаптивные помехоустойчивые системы декамертовой радиосвязи. Тел. +7(812) 448-96-30. E-mail: [email protected].
Адрес: 197342. г. Санкт-Петербург, ул. Кантемировская, д. 8
Adaptation of operating modes of decameter radio network stations with pseudorandom
switching of operating frequencies
A. N. Putilin, V. A. Sokolov, Yu. S. Khvostunov
Abstract: The protection of the decameter radio communication network from radio electronic pressure is realized, as a rule, by the use of pseudo-random switching of operating frequencies by its radio stations. In different radio lines, the same frequency of this packet provides the ability to transmit data at different speeds: from the maximum possible to zero. These characteristics change over time. This is due to the anisotropy of the Earth's ionosphere as a channel for transmitting radio waves, as well as a possible change in the level of intentional interference at specific operating frequencies. The use of a frequency packet of sufficient volume ensures the guaranteed establishment of a connection in any direction. This is determined by the high probability of the presence of at least one suitable frequency in the packet. After the connection is established in the radio line, it may turn out that a sufficient number of suitable frequencies are missing in the operating frequency package to provide the required tele-communication service, or transmission on suitable frequencies can only be carried out at a speed lower than the required one. This leads to the need to implement algorithms for adapting the operating modes of network stations in terms of transmission speed and operating hours. Adaptation is based on measuring the characteristics of the received signal at the receiving end of the radio line and transmitting control signals via the reverse channel to correct the transmission mode. This is possible only in duplex and half-duplex radio channels. The purpose of the work is: to study algorithms for adapting the modes of operation of radio lines of the decameter radio network. The novelty of the work consists in the binding of algorithms for adaptation to the parameters of decameter radio channels, characteristics of radio equipment and data transmission systems. The following results are obtained: a rational justification of the adaptation criterion is given, a comparison of the effectiveness of the functioning of various algorithms is given. The practical significance lies in the possibility of a reasonable choice of parameters of algorithms for adapting the modes of operation of radio lines of the decameter radio communication network.
Keywords: Decameter radio communication network, unified time-frequency resource, adaptation of radio line operation modes.
Information about the Authors
Putilin Alexey Nikolaevich - Doctor of Technical Sciences, Professor. Chief Researcher of the Scientific and Technical Center of PJSC In-Teltech. Research interests: adaptive noise-resistant decameter radio communication systems. Tel.: +7(812) 448-19-01. E-mail: [email protected].
Sokolov Vladimir Aleksandrovich - Leading Engineer of PJSC In-Teltech. Research interests: adaptive noise-resistant decameter radio communication systems. Tel.: +7(812)448-19-01. E-mail: [email protected].
Khvostunov Yuri Sergeevich - Candidate of Technical Sciences. Deputy Head of the Scientific and Technical Center of PJSC "Inteltech". Research interests: adaptive noise-resistant decameter radio communication systems. Tel. +7(812) 448-96-30. E-mail: [email protected].
Address: 197342, St. Petersburg, Kantemirovskaya str., 8.
Для цитирования:
Путилин A. H., Соколов В. А., Хвостунов Ю. С. Адаптация режимов работы станций сети декаметровой радиосвязи с псевдослучайным переключением рабочих частот // Техника средств связи. 2023. № 3 (163). С. 12-21. DOI: 10.24412/2782-2141-2023-3-12-21.
For citation:
Putilin A. N., Sokolov V. A., Khvostunov Yu. S. Adaptation of operating modes of decameter radio network stations with pseudorandom switching of operating frequencies. Means of communications equipment. 2023. No. 3 (163). Pp. 12-21. DOI: 10.24412/2782-2141-2023-3-12-21. (In Russian).
