Коэффициенты простоя и электромагнитной защищенности для сложных дискретно-манипулированных сигналов с линейной частотной модуляцией

Сикарев Игорь Александрович; Волкова Тамара Александровна

2. Каретников В. В. Автоматизация судовождения / В. В. Каретников, В. Д. Ракитин, А. А. Сикарев. — СПб.: СПГУВК, 2007. — 264 с.

3. Гришанин К. В. Водные пути / К. В. Гришанин, В. В. Дегтярев, В. М. Селезнев. — М.: Транспорт, 1986.

4. Рудых С. В. Современное состояние и уровень оснащенности судов технического и вспомогательного флота на внутренних водных путях России / С. В. Рудых // Журнал университета водных коммуникаций. — СПб.: СПГУВК, 2011. — Вып. 3 (11) — С. 42-49.

УДК 656.61.052:621.396.6:530.1

И. А. Сикарев,

д-р техн. наук, профессор, ГУМРФ им. адмирала С. О. Макарова;

Т. А. Волкова,

аспирант,

ГУМРФ им. адмирала С. О. Макарова

КОЭФФИЦИЕНТЫ ПРОСТОЯ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ЗАЩИЩЕННОСТИ ДЛЯ СЛОЖНЫХ ДИСКРЕТНО-МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ С ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ

COEFFICIENTS OF DOWNTIME RATE AND ELECTROMAGNETIC IMMUNITY FOR COMPLEX DISCRETE-MANIPULATED SIGNLS WITH LINEAR MODULATION

В данной работе рассматривается задача расчета коэффициентов простоя и электромагнитной защищенности для сложных дискретно-манипулированных (ДЧМн) сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) как меры определения степени электромагнитной защищенности инфокоммуникационных цифровых каналов при воздействии сосредоточенных помех.

The problem of calculating coefficients of downtime rate and electromagnetic immunity for complex discrete-manipulated signals (DMS) with linear modulation as measure of determining the degree of electromagnetic protection is considered.

Ключевые слова: дискретно-манипулированные сигналы (ДЧМн), сигналы с линейной модуляцией, сосредоточенная помеха, коэффициент простоя, коэффициент электромагнитной защищенности.

Key words: discrete-manipulated signals (DMS), signals with linear modulation, narrow-band interference, coefficient of downtime rate, coefficient of electromagnetic immunity.

НАСТОЯЩЕЕ время значительный интерес у специалистов водного транспорта, занимающихся передачей цифровых сообщений и построением инфокоммуникационных систем для таких каналов, вызывает оценка степени защищенности каналов при одновременном воздействии не только шумов, но и сосредоточенных по спектру помех.

Известно [1], что одним из способов оценки меры воздействия последних являются коэффициенты простоя и электромагнитной защищенности передаваемых по спектру сигналов при воздействии на них сосредоточенных по спектру помех взаимного характера.

Выпуск 2

Целью настоящей статьи является вычисление и анализ коэффициентов простоя и электромагнитной защищенности для сосредоточенных по спектру моногармонических помех и дискретно-манипулированных (ДЧМн) сложных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Рассматриваются ДЧМн с ЛЧМ сигналы со сравнительно небольшой базой 3^7, представляющие наибольший интерес для инфокоммуникационных сетей речных автоматизированных идентификационных систем. Примеры расчетов произведены для среднего значения базы, равной 5, в указанном интервале.

В общем случае последовательно-параллельный сигнал имеет вид [2]:

N

г = ^ит гее*(*-(*- 1)т0) сов(о^ +ярл -ир0), (1)

*=1

где 0 < I < Т, Т = N Т0 — длительность субэлемента, определяющая шаг квантования по времени; согк = сан + (£/гк-с/0)Лсо0, где ю0 - минимальный частотный сдвиг несущей, определяющий шаг квантования по частоте, юн — несущая частота; ит — амплитуда; d0 — некоторое выбранное постоянное число, а йгк — число числовой последовательности от 1 до N у0 — некоторая начальная фаза сигнала, ук — начальные фазы к-х составляющих г-го варианта сигнала, в общем случае

определяемые соотношением = -[юн(£-1)г0 + (*/а-с/0)А{о0(£-1)т0] .

Рассмотрим сигнал, у которого отсутствуют скачки фазы при переходе от субэлемента к субэлементу, и кратно 2п, начальная фаза сигнала у0 = 0, а амплитуда ит = 1. Тогда

1ч

z = ^ rect (/-(£-l)r0 )cos (<arkt +ip rk ).

k=l

Пусть моногармоническая помеха в общем виде имеет вид

zn - Лcos (К+AQ)(* - д0+^ п),

(2)

(3)

где Ап — амплитуда, А^ — сдвиг помехи по частоте, А( — запаздывание помехи по времени, уп — начальная фаза помехи.

Ниже будем рассматривать моногармоническую помеху с амплитудой Ап = 1:

zn = cos ((со0 + AQ)(V - Д^) -ир п).

(4)

Коэффициент взаимного различия (КВР) для сигнала, заданного соотношением (2), и помехи, заданной соотношением (4), будет иметь вид

я2 = —

60 Г j,2

' к'

1[ -£) sin (п£} )sin sin (п«) sin

я=1 . or ’ 4 ' 2 ауJ v '

\2

or X

+

(5)

Zl cos (Q-})skl +~туcos (Q™})sin

n=\ . or ’ ' 7 2 or ’ 4 '

v„=4tO

где Q'

(+).

o/+^ (2n -1)\

Q

(-)_

(-)

(Dv '(2и-1)с0

(_) =4* -а>„.

Тогда для ДЧМн сигналов с ЛЧМ с базой N = 5 и кодовой последовательностью drk = {1, 2, 3,

4, 5} трехмерный КВР имеет вид, представленный на рис. 1.

Пусть значения g0r определены всюду в области: Д^га е [Д^рД^], Доо,^ е [Д(0_рД(В1]. Площадь той части области, в пределах которой для любых Д^ Д^га имеет место соотношение

820г(^тЛ^т)> g20rдm, (6)

называется /-м частичным полем поражения г-го варианта сигнала и обозначается §

Результирующее поле поражения г-го варианта сигнала можно представить в виде

м

£=№. (7)

м

где М — число составляющих (субсигналов).

Коэффициент простоя КП представляет собой геометрическую вероятность неработоспособности радиолинии в результате воздействия взаимной помехи и определяется как вероятность энергетического подавления радиолинии, которая является отношением оцениваемой площади поля поражения сигнала § к максимальной площади поля поражения сигнала ^ах.

*п=^. (8)

тах

Коэффициент электромагнитной защищенности КЭМЗ является мерой электромагнитной защищенности, численно равной дополнению значения коэффициента простоя радиолинии КП до единицы.

КЭМЗ = 1 - КП. (9)

В таблице указаны площади полей поражения, представленные в виде различных уровней горизонтальных сечений КВР, заданного соотношением (4), коэффициенты простоя и электромагнитной защищенности, рассчитанные по формулам (8) и (9), для данных полей поражения.

Уровень сечения У Г КП К ЭМЗ

0,025 13 828 0,345 0,655

0,05 4694 0,12 0,88

0,1 796 0,02 0,98

Для сравнения отметим, что применительно к параллельным сложным сигналам с базой (5) значения КП и КЭМЗ [1] являются на порядок большими величинами.

Список литературы

1. Вишневский Ю. Г. Поля поражения сигналов и электромагнитная защищенность информационных каналов в АСУ ДС / Ю. Г. Вишневский, А. А. Сикарев. — СПб.: Судостроение, 2006. — 356 с.

2. Сикарев А. А. Микроэлектронные устройства формирования и обработки сложных сигналов / А. А. Сикарев, О. Н. Лебедев. — М.: Радио и связь, 1983. — 216 с.

Выпуск 2