CC BY
16<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 621.317
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ В КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ И НАВИГАЦИИ
Д. И. Анисимов1'2, Р. О. Асланян1'2, А. В. Кузовников1'3
!АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 79 3Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Исследована возможность использования сверхширокополосных сигналов в космических системах связи (КСС) и навигации. Рассмотрены вопросы космических систем связи, такие как информативность, скорость и объем передаваемой информации в зависимости от отношения «сигнал/ шум».
Ключевые слова: космические системы связи, сверхширокополосные сигналы, генератор псевдослучайной последовательности.
USING ULTRA-BROADBAND SIGNALS IN SPACE COMMUNICATION SYSTEMS
D. I. Anisimov1,2, R. O. Aslanyan1,2, A. V. Kuzovnikov1,3
1JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation 2Siberian Federal University 79, Svobodnyi Av., Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation 3Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The paper presents the possibility of using ultra-broadband signals in communication systems. It considers problems of communication systems such as informational content, speed and the quantity of the information transfer depending on the signal/noise ratio.
Keywords: Space communication systems, ultra-broadband signals, generator of pseudorandom sequence.
Большинство реальных систем передачи информации работают в условиях разнообразных комплексных воздействий (аддитивные шумы, детерминированные помехи и многое другое) [1]. Это отрицательно влияет на достоверность заданной информации. Обеспечение достоверности передаваемой информации является одним из основных условий бесперебойной работы каналов КСС [1].
Важным показателем эффективной работы систем связи являются объем и скорость передаваемой информации, которые зависят от ширины энергетического спектра. Поэтому одним из путей улучшения этих показателей является расширение спектров информационных сигналов или увеличение времени обмена информацией [3].
В связи с постоянным увеличением информационных потоков проблема повышения достоверности, а также скорости и объема передаваемой информации в КСС и навигации становится всё более актуальной. Это и определило быстрое развитие в последние годы технологий, использующих сверхширокополосные сигналы (СШПС) [2]. Системы связи с СШПС могут
быть более эффективными в рассматриваемых задачах. В данной работе исследуется возможность использования СШПС в КСС с целью повышения достоверности принимаемой информации.
Информационный сигнал, формируемый в передатчике, подвергается кодированию, модуляции и преобразованию к сверхширокополосной модели путём наложения псевдослучайной последовательности [3].
Один из возможных вариантов структурных схем передачи и обработки информации между наземным и бортовым сегментами КСС приведен на рис. 1.
На перемножитель 1 поступает информационный сигнал 5(/), который перемножается с псевдослучайной последовательностью, поступающей с ГПСП. На следующем этапе полученный сигнал перемножается с выходным сигналом генератора несущей частоты и передаётся в канал связи. На приёмной стороне после усиления, обработки оптимальным фильтром, а также детектирования сигнал поступает на блок, где принимается решение о наличии в нём информационной составляющей.
Системы управления, космическая навигация и связь
Рис. 1. Структурная схема передачи и обработки информации: 1, 2 - перемножители; 3 - генератор псевдослучайной последовательности (ГПСП); 4 - генератор несущей частоты; 5 - усилитель; 6 - оптимальный фильтр; 7 - детектор; 8 - решающее устройство
150
Nl(q)100
N2(q) • • •
N3(q) ---50
Af = 200 МГц \
/ V/ if Af = 100 IV [Гц ........ ........
/ / / f Af = 10 Ml \ 'Ц
2 3
q
Рис. 2. Зависимость объема передаваемой информации от отношения «сигнал/ шум»
После преобразования в канале связи (рис. 1) информация, заложенная в сигнале, может искажаться, что недопустимо в КСС.
Системы связи, применяемые СШП технологии, основаны на использовании формулы Шеннона [3], показывающей зависимость объема и скорости передаваемой информации от отношения «сигнал/ шум», а также ширины спектра сигнала. Данную зависимость можно представить в следующем виде:
N = Д/ • log (1 + q), (1)
где Д/ - ширина спектра сигнала; q - отношение «сигнал/ шум».
В соответствии с (1) на рис. 2 приведён график зависимости объема передаваемой информации от отношения «сигнал/ шум» при разных значениях Д/ .
Анализируя графики, приведённые на рис. 2, можно сделать вывод, что с увеличением отношения «сигнал/ шум» (q) повышается возможность передачи большего объема информации, что указывает на эффективность использования СШПС в КСС.
Одной из проблем использования СПШС в КСС является сложность измерения их параметров, в частности коротких временных интервалов (ВИ). Одним из возможных решений этой проблемы является использование нового способа оценки ВИ [4], основанного на применении весовой обработки измеряемых параметров.
Библиографические ссылки
1. Радзиевский В. Г., Трифонов П. А. Обработка сверхширокополосных сигналов и помех. М. : Радиотехника, 2009. 288 с.
2 Левин Б. Р. Теоритические основы статистической радиотехники. Кн. 1. М. : Сов. радио, 1969. 752 с.
3. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение : пер. с англ. 2-е изд., испр. М. : Вильямс, 2003. 1104 с.
4. Патюков В. Г., Шатров В. А., Рябушкин С. А. Способ цифрового измерения временных интервалов. Патент России. БИ № 25 от 10.09.2015.
References
1. Radzievskii V. G., Trifonov P. A. Processing of ultra-wideband signals and noise. M. : Radio engineering, 2009. 288 p.
2. Levin B.R. Theoretically statistical bases of radio engineering. M. : Soviet radio, 1969. 752 p.
3. Sklar B. Digital communication. Theoretical bases and practical application. M. : Wilams Publishing House, 2003. 1104 p.
4. Krat S., Khristich V., Sharov A., Shlyakhtin M., Filatov A. [Large solar radiation simulators for thermal vacuum tests on non-container spacecraft]. М. : Fotonika Publ., 2014. Vol. 2. P. 12-19. (In Russ.).
© Анисимов Д. И., Асланян Р. О., Кузовников А. В., 2016
