CC BY
180
ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ СПОСОБОВ ПОСТРОЕНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТРОПОСФЕРНЫХ СТАНЦИЙ
DOI 10.24411/2072-8735-2018-10267
Анисимов Владимир Георгиевич,
АО "Московский научно-исследовательский радиотехнический институт", Москва, Россия, [email protected]
Мырова Людмила Ошеровна,
АО "Московский научно-исследовательский радиотехнический институт", Москва, Россия, [email protected]
Ключевые слова: адаптация по частоте, временной дуплекс, загоризонтная связь, межсимвольная интерференция, многолучевость, оптимальная частота, помехоустойчивость, частотный дуплекс, энергетический выигрыш, тропосферная связь, многолучевое распространение, разнесенный прием, OFDM, ММО.
Потребность в средствах тропосферной связи для развертывания телекоммуникационных сетей современного поколения требует исследования и обоснования основных технических характеристик перспективных средств тропосферной связи, что и является предметом статьи.
Цель статьи состоит в определении оптимальных принципов построения модемного оборудования и СВЧ-трактов для реализации высокой экономичности и аппаратурной надежности перспективных средств тропосферной связи. В соответствии с методологией исследований в статье проведен анализ энергетической эффективности диапазонов частот, используемых для тропосферной связи в Российской Федерации, выработаны рекомендации по использованию диапазонов частот в сетях связи различного назначения. Энергетическая эффективность перспективных средств существенно повышается при адаптации к условиям распространения на тропосферном интервале с выбором оптимальной частоты (ОЧ) передачи из назначенной группы частот N. Передача на оптимальной частоте позволяет получить энергетический выигрыш 3-5 дБ по сравнению с методом классического многочастотного сигнала. Представлены результаты расчета оптимальной пропускной способности для мобильных тропосферных линий с учетом особенностей климата Российской Федерации. Структурное построение средств тропосферной связи в значительной степени определяется типом модема. Принципиально существует два подхода к построению модема в условиях МСИ:
- компенсация МСИ с разделением межсимвольных копий сигналов, их синфазное сложение с реализацией выигрыша от "скрытого" разнесения до 3-4 дБ;
- разделение общего информационного потока на подпотоки со скоростями при которых МСИ не оказывает влияния (длительность символа больше времени многолучевости) и использование сигналов вида ОФДМ.
Проведен сравнительный анализ эффективности вариантов построения тропосферного модема с компенсацией межсимвольной интерференции и типа ОФДМ.
Информация об авторах:
Анисимов Владимир Георгиевич, АО "Московский научно-исследовательский радиотехнический институт", главный конструктор-начальник проектов по системам тропосферной связи, Москва, Россия
Мырова Людмила Ошеровна, АО "Московский научно-исследовательский радиотехнический институт", начальник отдела научных исследований, д.т.н., профессор, Москва, Россия
Для цитирования:
Анисимов В.Г., Мырова Л.О. Обоснование оптимальных способов построения перспективных тропосферных станций // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Том 13. №5. С. 21-27.
For citation:
Anisimov V.G., Myrova L.O. (2019). Substantiation of optimum ways of creation of promising tropospheric stations. T-Comm, vol. 13, no.5, pр. 21-27. (in Russian)
В РФ в настоящее время значительно увеличился интерес к системам тропосферной связи, что подтверждается ростом числа статей по тропосферной тематике в печатных изданиях и сети Internet. Это является подтверждением заинтересованности потенциальных потребителей в разработке и производстве перспективных средств тропосферной связи.
В первую очередь в перспективных средствах тропосферной связи заинтересованы силовые министерства и ведомства, до настоящего времени эксплуатирующие средства тропосферной связи разработки 80-х годов прошлого века, реализованный на устаревших технических решениях» выработавшие свой ресурс и не отвечающие требованиям современных систем управления.
Второй обширной областью применения средств тропосферной связи является Арктика. Арктический регион становится зоной повышенных интересов РФ в части освоения природных ресурсов региона, развития транспортной и пограничной инфраструктуры, а также информационно-телекоммуникационной среды.
Применение тропосферных средств в коммерческих сетях может быть экономически целесообразнее, чем применение средств спутниковой связи. За счет большей протяженности интервалов линии загоризонтной связи имеют преимущество перед линиями прямой видимости при организации связи а труднодоступных, горных и малонаселенных районах. Обоснование тактико-технических характеристик отечественных перспективных средств тропосферной связи стимулируется информацией о достижениях в тропосферной связи за рубежом. Тропосферные средства связи широко используются в зарубежных странах США, Великобритания, Франция, Япония, Китай. Наиболее совершенными являются средства тропосферной связи США.
Технической основой повышения эффективности перспективных средств тропосферной связи является стремление к использованию современных информационных радио технологий в тропосферной связи.
Интерес к средствам тропосферной связи обуславливает необходимость определения при и ни нов их построения, обеспечивающих оптимальные параметры с учетом требований потребителей. Основными требованиями к перспективным средствам являются следующие:
- более высокая пропускная способность но сравнению с существующими средствами;
- приемлемые энергетические характеристики, габариты и стоимость:
- использование унифицированного модема, обеспечивающего передачу информации, как на интервалах прямой видимости, так н дифракционных и интервалах дальнего тропосферного распространения;
- высокая аппаратурная надежность.
Обоснование оптимальных энергетических
характеристик
Требуемые энергетические характеристики перспективных средств определяются усилением антенн, обусловленным диапазоном рабочих частот, и мощностью передающих устройств. Проведем сравнительный анализ энергетической эффективности систем тропосферной связи в диапазоне частот от 0,5 до 15 ГГц. При этом в соответствии с методикой [8] рассчитаем достижимую протяженность интервала для
вероятности ошибки 10 (/г = 10 дБ) При надежности связи 95% на информационной скорости 2048 кбит/с, 4-х кратном разнесении, использовании двух передающих устройств с мощностью 500 ВI.
Результаты расчетов представлены на рис, I, где приведены зависимости протяженности интервала связи от рабочей частоты в диапазоне от 0,5 до 15 ГГц для антенн диаметром 1,25 м; 2,5 м; 5 м; 7,5м; 10 м и различной интенсивности дождя /, (сплошная кривая (л = 0 мм/час, пунктирная —[¡у = 5 мм/час, точечная -/,, = 10 мм/час).
Анализ представленных Зависимостей Показывает:
- наибольшая дальность связи обеспечивается на более низких частотах. Использование более высоких диапазонов частот приводит к возрастанию потерь радиосигнала на участках распространения и требует повышения энергетики линии, увеличению массогабаритпых показателей;
- на частотах более 5 ГГц появляются потери сигнала в осадках, которые увеличиваются с ростом частоты и на частотах более 10 ГГц становятся недопустимо большими. В А^-диапазоие (14 ГГц) по сравнению с диапазоном 4,4-5,0 ГГц при использовании антенн одного диаметра потери распространения на 8-10 дБ выше и дополнительно возрастают еще на 8 дБ при осадках с интенсивностью 5 мм/час;
- в зависимости от частоты имеется оптимальный диаметр антенн, при котором энергетика является наилучшей и обеспечивается максимальная протяженность интервала (при/= 4.5 ГГц -£)д = 1,25 м, при/ = 3 ГТц -Ол = 2,5 м, при /= 1.5 ГТц -Од= 5 м. при /= 1 ГГц -Д\= 7,5 м. при /= 0,5 ГГц -Дл= 10 м;
- усиление антенн определяет их массо-габаритные показатели, время развертывания и численность персонала, необходимого для развертывания.
R. км
Í50 \ "i
310 1Р0
150 ■LVI
ISO 170 1*0 i3ú lio 411
то
\
£>л = 10 ы
А ДА -- ■ ■ i м
__j.——1—""( СА Л» = 2.5 м
А* = 1.2 5 и
✓
!
i -17" —- __Г-.
* . . ,
f, rrii
OI J 3 -i 5 ti
lo 11 1' U 14 15
Рис. 1, Зависимость протяженности интервала от частоты для различных диаметров антенн йА и интенсивности осадков /,, (сплошная кривая /, = 0 мм/час, пунктирная -Ул = 5 мм/час, точечная -/д = 10 мм/час)
В настоящее время в РФ для систем тропосферной связи выделен только диапазон частот 4.4-5,0 ГГц. Использование диапазонов 7-8 ГГц и 10-14 ГГц энергетически более
затратно и нецелесообразно для использования в системах тропосферной связи.
Диапазон 1,5-2,0 ГГц используется системами подвижной связи и его использование должно осуществляться с учетом норм частотно-территориального разноса или в районах с малой плотностью сетей подвижной связи.
Выбор мощности передающих устройств с учетом КПД усилителей мощности около 20% определяет мощность источников питания, их массу, транспортную базу, расход горючего. Для мобильных средств мощность передающих устройств должна составлять 300-500 Вт. Мощность передающих устройств стационарных линий, при их развертывании, будет определяться потребной дальностью и пропускной способностью.
С точки зрения энергетической эффективности лучшим является метод адаптации к условиям распространения на Тропосферном интервале с выбором оптимальной частоты (ОЧ) передачи из назначенной 1-руппы частот N. Метод пакетной передачи с выбором оптимальной частоты к условиям распространения на тропосферном интервале осуществления запатентован АО «МНИРТИ»
Передача на оптимальной частоте позволяет получить энергетический выигрыш 3-5 дБ по сравнению с методом много частотного сигнала (МЧС)- классическим частотным разнесением- в зависимости от числа используемых частот N. Результаты сравнительного анализа помехоустойчивости для разной кратности разнесения в системе с мпогочастот-ными сигналами (МЧС) и числа используемых частот N в системе с адаптацией частоты (ОЧ) [51 представлены на рис. 2.
Из рисунка 2 следует, что система с ОЧ превосходит по помехоустойчивости систему с МЧС (для вероятности ошибки Рот = ИГ* при N = 4 выигрыш составляет 2,6 дБ; при N = 8 - 3,5 дБ; при N = 16 - 4,5 дБ).
Количественные оценки выигрыша определялись неоднократно расчетным методом [2-4], а также прямыми экспериментальными измерениями на тропосферной станции «Ладья». Выигрыш составляет около 3,5 дБ.
Выбор оптимальной частоты - частотная адаптация к условиям распространения в тропосферном канале - позволяет в каждый момент времени передавать сигнал на той частоте, которая по условиям распространения является наилучшей. Мощность передачи используется с максимальной »ффек-ти в и остью без потерь на замирания. При частотном дуплексе мощность передачи делится на несколько частот, условия распространения на которых разные, что приводит к потере мощности сигнала на чех частотах, на которых сигнал распространяется с замираниями.
Обоснование оптимальной пропускной способности
На сайте американской компанииНауЛеопприведем график (рисунокЗ), из которого видно, что при пространственном разнесении (две антенны по 2,4 м), мощности передатчика 1 кВт в С-диаиазоне для информационной скорости 100 Мбит/с достигнута дальность интервала около 50 миль (-80 км). Помехоустойчивое кодирование не применялось (БЕС - 1), вид модуляции - 64 ОАМ, ширина спектра сигнала- 16 МГц.
Рис. 3. Зависимость дальности связи от пропускной способности для заданной энергетика
Оцепим целесообразность предложений некоторых авторов досгйчь новых высот в тропосферной связи и превзойти по пропускной способности результаты компании Raytheon.
Рассчитанная реальная чувствительность приемного устройства по приведенным выше параметрам для пропускной способности 100 Мбит/с соетавила-99дБВт. С учетом энергетических характеристик (мощность передатчика 1000 Вт, две антенны диаметром 2,4м) и рассчитанной чувствительностью приемного устройства определим допустимое ослабление на интервале, которое составит 190,5 дБ,
Рассчитаем ослабление сигнала на интервале протяженностью 80 км для индекса преломления No - 310...360 по методике [4|. Расчетные данные ослабления на интервалах ТРЛ сведем в табл. I.
Таблица I
Л^__310 320 330 340 350 360
№св, дВ 144,0 144,0 144,0 144,0 144.0 144.(1
И-Уь дБ__70.2 62,0 53,7 45,3 37,3 29.1
ИЛ, дБ__214,2 206,0 197,7 189.5 181.3 173,1
Ш таблицы видно, что при индексе М) = 340 ослабление па интервале протяженностью 80 км составит 189,5 дБ, то есть данные графика (рис. 2) соответствуют расчету для М> ~ 340. Кроме того, из таблицы I видно, что увеличение индекса преломления на каждые 10 единиц дает прирост уровня сигнала на 8,2 дБ. Для тропосферных средств в РФ расчет ведется для худших условий года при индексе преломления М1 = 310. Разница уровней сигнала на интервале при Ло = 310 и Ли = 340 составит около 25 дБ,
На рисунке 4 приведены графики зависимости затухания от протяженности для различных значений индекса преломления.
251) 2-М 238 232 226
21-1 ios
196 19»
да
17S 172 166 160 ]М 148 142 136 130
И v - ti i; у\; ] i м и' .1 [: ■ :i :.t Hí' [: г,-11 >.11 iv, .с- и времени. дБ
__
nunoenedm я СПС ffiOU 1ЯН
^ уГ
V
J
1 —
1 Ш» L'll ■ i UÜJi. ioiii.ua
z
31(1 32(1 3311 U
(1 10 50 30 |(| ío f,0 то SO 100 120 N0 IÍO 1 Sí) 200
Рис. 4. График зависимости затухания от протяженности интервала для различных значений индекса преломления
Допустимому затуханию 190 дБ для индекса М> = 310 соответствует интервал 35 км, индексу Mi = 320-50 км. Такие протяженности соответствуют радиорелейному интервалу прямой видимости.
При оптимальной для мобильных средств мощности передатчика 300-500 Вт протяженности интервалов будут меньше еще па 10-15 км (па рис. 3 результаты для мощности 1000 Вт).
11ри заявленной энергетике тропосферные интервалы протяженностью 80 км и более могут обеспсчивазъся только при меньшей в разы пропускной способности для климатических условий РФ (пропускная способность интервалов в тропосферном режиме целесообразна на уровне 8-16 Мбит/с).
Обоснованно оптимального построения модема
Структурное построение средств тропосферной связи в значительной степени определяется типом модема. Модемное оборудование определяет способы борьбы с быстрыми замираниями, реализуемые способы и параметры помехоустойчивого кодирования, виды модуляции, методы борьбы с Межсимвольной интерференцией. Технические решения в модеме определяют состав оборудования средств тропосферной связи, их энергетических параметров.
Традиционным способом борьбы с быстрыми замираниями является разнесенный прием, который реализуется в различных видах (по пространству, частоте, времени или углу диаграммы антенны) и с различной кратностью [6].
Наиболее широко в настоящее время используются пространственное И частотное разнесение. Временное разнесе-
ние, основанное на формировании сигналов вида частотно-временных матриц, с последовательной передачей на длительности импульса символа на нескольких частотах приводит к росту символьной скорости н использовалось в системах тропосферной связи при информационной скорости менее 2 Мбит/с (Р-423-1, Р-423-2А).
Для практической реализации углового разнесения ширина диаграммы направленности должна составлять десятые доли градуса, что в диапазоне 5 ГГц достигается при антеннах диаметром более 5,5 м, и исключает возможность их применения в мобильных системах по соображениям мобильности н ветровой нагрузки. В Л'«-диапазопе при ШДН порядка 0,3° антенны имеют диаметр порядка 1,8-2,5 м и угловое разнесение используется станциями О А К Т- Т, работающими в диапазоне 14 ГГц,
Реализуемая эквивалентная кратность разнесения {п>) определяется допустимыми потерями энергетики для запаса на быстрые (интерференционные) замирания (¿вз) при тропосферной связи и составляет значения, приведенные в табл. 2,
Таблица 2
"3 1 2 3 4 6 8 12
£ , дБ 63 20,0 10,5 7,0 4.5 2,5 1,7 >■0
R j.
Из анализа данных таблицы видно, что разница между запасом на замирания для кратиостей разнесения п-} = 4 и н, = К составляет 2,8 дБ. гЗто означает, что 2-кратное увеличение состава оборудования для повышения кратности разнесения может быть компенсировано увеличением мощности передатчика в 1,9 раза.
Кроме того, дли цифровых систем повышение кратности разнесения с 8 до 12 дает выигрыш по энергетике всего 0.7 дБ (1,17 раза) и повышение кратности разнесения более 8-12 экономически нецелесообразно.
В тропосферной связи скорость передачи информации ограничивается потерями достоверности вследствие межей мвольной интерференции (МСИ), Потери проявляются при символьной скорости более ! Мбит/с и превышают потери, обусловленные тепловыми шумами.
Снижение символьной скорости повышением позиционности модуляции требует пропорционального увеличения энергетики.
Принципиально существует два подхода к повышению пропускной способности канала связи в условиях МСИ:
- активный - компенсация МСИ: разделение межсимвольных копий сигналов, их синфазное сложение с получением выигрыша от «скрытого» разнесения до 3-4 дБ;
- пассивный - уход от МСИ: разделение общего информационного потока на подпотоки со скоростями, при которых МСИ не оказывает влияния (длительность символа больше времени многолучевосги) и использование сигналов вида ОФДМ.
Из двух модемов, построенных с использованием компенсации МСИ (типа ТМ-20) или сигналов ОФДМ, эффективнее будет тот, который будет иметь более высокую чувствительность при одинаковой информационной скорости. При этом необходимо учесть параметры, приведенные в габл. 3.
Таблица
№ Параметры, обусловленные типом модема Модем с компенсацией МСИ (тип 1) Модем ОФДМ (тин 2)
1 ОСШ дая Рош = И) ", дЬ 45*
2 Потери мощности на пилот-си си алы (2S%), дБ 0 1
j Расширение шумовой полосы на пилот-сигналы (25%). дБ 0 1
4 Потери та счет пик-фактора, дБ 0 3
Итого 4,5 13
мая мощность которых может наращиваться комплектованием различного числа модулей.
* Отношение сигнал/шум {¿'¡/Ли) определено по графику на рису икс 5 для многолучевого кати г а с числом лучей 2 3/Т= 5. Разница в ОСШ но сравнению модемом ОФДМ (для одного вида модуляции) обусловлена реализацией выигрыша (около 3,5 дБ) от «скрытого» разнесения - разделения н синфазного сложения энергии лучей,
С учетом изложенного, чувствительность модема типа 1 по сравнению с модемом тип 2 будет выше приблизительно на 8 дБ.
i г
I
-
\Л • .
к ч
1 \
• 1 \
N
v V л ■ у
\\
к
4 Í »4 1J
Рис. 5. Кривые помехоустойчивости для модема с компенсацией MCV1 (5- время миотолучевостн. Г—длина символа)
К использованию фазированных антенных решеток в тропосферной связи
В средствах тропосферной связи СВЧ-тракт, включающий приемопередатчик с антенной является наиболее дорогостоящим оборудованием. При этом усилитель мощности (УМ) приемопередатчика, как правило, в твердотельном исполнении имеет недостаточную аппаратурную надежность.
Для снижения стоимости и повышения надежности СВЧ-тракт целесообразно реализовать в виде унифицированных антенных приемопередающих модулей (АПИМ)с выходной мощностью 50 Вт на основе пленарных фазированных решеток с распределенным усилением. На базе модулей АГ1ПМ станет возможным создание различных высокопотснциадь-ных и высоконадёжных приёмопередающих устройств в виде фазированных антенных решёток для ТРРС, излучае-
Количество АППМ в ФАР Мощность ймпульсн., Вт Усиление антенны. лБ ■Энергопотребление. Вт
4 шт.( 2x2) 200 32 500
12 шт. (3x4) 600 36,5 1500
16 шт. (4x4) 800 38 2000
Liuad Uiv, J'i'f *<M
Ou*d ГНУ. 9&T -10
* OiMdOí.m 20
* 10
Qued О* ?Ч_/Т 40
Quri Глч, rñfí 50
* QtHdDw.SS/r so
Так, при мощности излучения одного модуля 50 Вт (АППМ-50), можно с помощью ФАР структурой 3x3, включающей 9 модулей АППМ-50, обеспечить мощность излучения 450 Вт. Таким образом, станет возможным заменить мощный СВЧ приёмопередатчик набором маломощных передатчиков, с синфазным сложением их мощности в эфире. Надёжность ТРРС с ФАР будет несравненно выше, так как выход из строя одного из модулей не приведёт к перерыву Связи; к тому же вполне реально в ЗИП-О предусмотреть запасные модули АППМ. Упростится эксплуатация, даже появится возможность длительной работы ТРРС без техобслуживания.
Однако до сих пор эту очевидную идею в технике тропосферной связи, в отличие от радиолокации, не удавалось реализовать практически.
Это связано с тем, что все существующие ТРРС работают в режиме частотного дуплекса, когда передатчик и приёмник работают одновременно, в разных частотных полосах. Например, в станции P-4231IM волны передачи и приема разнесены на 40(1 МГц, передача - в полосе 4,4-4,5 ГГц, приём -в полосе 4,9-5,0 ГГц (или наоборот — в ответной станции на другом конце интервала связи). При этом необходимо решать сложную задачу защиты входа каждого приёмника от мощного сигнала «своего» передатчика. Для этого приходится использовать сложные н громоздкие вол поводи ые фильтровые конструкции - «дунлексеры», включающие полосовые фильтры на выходе передатчика и на входе приёмника с полосой пропускания порядка 100 МГц. Фильтры ограничивают область возможных рабочих частот станции двумя указанными выше полосами по 100 МГц, причём промежуток 400 МГц не может быть использован.
Эти особенности режима частотного дуплекса существенно затрудняют создание ФАР для ТРРС.
Во-первых, в составе каждого модуля также должен быть дуплексер для обеспечения одновременной работы приемника и передатчика; т.е. количество волноводных тршетов в ФАР увеличится по числу модулей. И если обычно один дуплексер уже заметно усложняет конструкцию ТРРС, то увеличение числа дуплексеров привело бы к чрезвычайному усложнению конструкции ФАР.
Во-вторых, частотный дуплекс существенно усложняет задачу синфазного сложения сигналов СВЧ в трактах приёма и передачи: в отличие от радиолокации, прием и передача здесь ведутся в разных полосах частот, кроме того, фаза сигналов может изменяться в каждом дуплексер® прп смене волн. То есть в процессе эксплуатации потребуется компьютерное регулирование всех фаз на каждой рабочей частоте по тщательно проработанной программе, па основе большого объёма экспериментов на этапе заводского выпуска.
Указанные трудности отсутствуют в ТРРС в режиме временного дуплекса, когда приёмник и передатчик работают на одной частоте поочерёдно,
Во-первых, оказывается не нужен громоздкий волновод-ный дуплексер, что облегчает конструктивную реализацию модулей АГ1ПМ и ФАР в целом.
Во-вторых, работа на одной частоте приёмника и передатчика облегчает фазирование сигналов СВЧ; вместо сложного компьютерного регулирования фаз в процессе эксплуатации возможно ограничиться однократной заводской настройкой.
Итак, именно метод временного дуплекса позволяет впервые сделать решающий шаг в направлении создания ФАР для ТРРС -разработать универсальные базовые модули АГ1ПМ.
Актуальность и новизна предлагаемых решений заключаются в том, что гго позволит:
- обеспечить возможность серийного выпуска модулей АППМ как основы для комплектации высоконадёжных тропосферных радиорелейных станций (ТРРС) с временным дуплексом для связи на интервалах 100-300 км;
- повысить аппаратурную надёжность ТРРС, впервые обеспечив возможност ь работы станций в необслуживаемом режиме;
- снизить энергопотребление ТРРС, что для автономных объектов имеет важное значение;
- уменьшить расходы на эксплуатацию, в связи с существенным повышением аппаратурной надёжности и снижением энергопотребления:
- уменьшить расходы па серийное производст во, так как все модификации станций состоят из одних и тех же унифицированных составив,IX частей и не используют остродефицитные мощные зарубежные раднокомпоненты (транзисторы, циркулнторы п нр.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Сформировавшийся запрос па тропосферные средства определяет актуальност ь разработки перспективных средств тропосферной связи, реализованных на базе использования современных технологии, экономичных, обладающих высокой надежностью и энергетической эффективностью.
2. Использование тяжелых тропосферных средств связи в настоящих время неприемлемо по мобильности, экономическим показателям, большому расходу сил и средств.
3. Практическую целесообразность имеет создание станции загоризоптпой цифровой связи сантиметрового диапазона волн, которая позволяет передавать информацию, как на интервалах прямой видимости, так и дифракционных и интервалах дальнего тропосферного распространения. При этом аппаратура может иметь приемлемые габариты п стоимость, не должна потреблять много электроэнергии, не должна требовать установки антенн на высокие мачты.
4. Метод пакетной передачи с временным дуплексом является наиболее энергетически эффективным, не требует дополнительного пространственного разнесения, минимизирует состав оборудования п его стоимость.
5. Особенности метода пакетной передачи с временным дуплексом позволяют технически более просто, чел: при частотном дуплексе, обеспечить реализацию СВЧ трактов (приемопередатчик с антенной системой) на основе активных антенных решеток.
На базе модулей АППМ станет возможным создание различных высокопотенциальных и высоконадежных приемопередающих устройств в виде активных антенных решеток для ТРРС, излучаемая мощность которых может наращиваться комплектованием различного числа модулей,
ЛИТЕРАТУРА
1. Майков А-А., Серов В.В.. Чернобельскни Л.И, Перспективы использования линий загорипритной связи // Электросвязь, 2006. № 8. С. 33-38,
2. Серов В В. Особенности распространения радиоволн и заго-ризонтных системах радиосвязи // Электросвязь. 2009. № I. С, 44-51.
3. Серое В.В. Адаптивная система передачи высокоскоростных сигналов в многолучевом канале с замираниями // Электросвязь, 2010. № 5, С. 34-38.
4. Серов В. В. Методика энергетического расчета загорнзоптион линии радиосвязи. М.: М11ИРТИ, 201I ЗК с.
5. Кпют £'.//., Копив Д.Г Исследование помехоустойчивости тропосферной радиолинии с адаптацией частоты // Радиотехника, 1994.J& 11. С. 28-32.
6. Калинин А.И., Черепкова ЕМ. Распространение радиоволн и работа радиолиний, М.: Связь, 1971. 440 с.
7. Справочник по радиорелейной связи. Под ред. С.13. Бородина. М.: Радио и связь, 198!. 211 с.
8. Способ передачи и приема информации пакетами и устройство лля его осуществлен пя. Патент ФГУ1Í МНИРТИ № 2411651 на изобретение 200S141382/09.
SUBSTANTIATION OF OPTIMUM WAYS OF CREATION OF PROMISING TROPOSPHERIC STATIONS
Vladimir G. Anisimov, JSC "Moscow scientific-research radio engineering Institute", Moscow, Russia, [email protected] Lyudmila O. Myrova, JSC "Moscow scientific-research radio engineering Institute", Moscow, Russia, [email protected]
Abstract
The need for means of tropospheric communication for the deployment of telecommunication networks of the modern generation requires the study and justification of the main technical characteristics of promising means of tropospheric communication, which is the subject of the article. The purpose of the article is to determine the optimal principles of construction of modem equipment and microwave paths for the implementation of high efficiency and hardware reliability of promising means of tropospheric communication. In accordance with the research methodology, the article analyzes the energy efficiency of frequency ranges used for tropospheric communication in the Russian Federation, and makes recommendations on the use of frequency ranges in communication networks for various purposes. The energy efficiency of promising means significantly increases when adapting to the propagation conditions on the tropospheric interval with the choice of the optimal transmission frequency from the assigned frequency group N. the Transmission at the optimal frequency allows to obtain an energy gain of 3...5 dB compared to the classical multi-frequency signal method. The article presents the results of calculating the optimal capacity for mobile tropospheric lines, taking into account the peculiarities of the climate of the Russian Federation. Structural construction of means of tropospheric communication is largely determined by the type of modem. In principle, there are two approaches to the construction of a modem in the conditions of intersymbol interference. In the first case, the compensation of intersymbol interference with the separation of intersymbol copies of signals, their inphase addition with the implementation of the gain from the "hidden" spread to 3-4 dB. In the second approach, the General information flow is divided into sub-streams with velocities at which inter-symbol interference has no effect (the duration of the symbol is longer than the multipath time) and involves the use of signals of the form of the OFDM. The article presents a comparative analysis of the effectiveness of options for constructing a tropospheric modem with compensation for intersymbol interference and OFDM type.
Keywords: frequency adaptation, time duplex, over-the-horizon communication, intersymbol interference, multipath, optimal frequency, noise immunity, frequency duplex, energy gain, tropospheric communication, multipath propagation, spaced reception, OFDM.
References
1. Matskov A.A., Serov V.V. and Chernobelsky L.I. (2006). Perspective ispolzovaniya linij zagorizontnoj svyazi. Prospects of using over-the-horizon communication lines. Telecommunication, no. 8, pp. 33-38.
2. Serov V.V. (2009). Osobennosti rasprostraneniya radiovoln v zagorizontnyh sistemah radiosvyazi. Features of radio waves propagation in over-the-horizon radio communication systems. Telecommunication, no. 1, pp. 49-51.
3. Serov V.V. (2010). Adaptivnaya sistema peredachi vysokoskorostnyh signalov vmnogoluchevom kanale s zamiraniyami. Adaptive system of high-speed signals transmission in a multibeam channel with fading. Telecommunications, no. 5, pp. 34-38.
4. Serov V.V. (2011). Methodical ehnergeticheskogo rascheta zagorizontnoj linii radiosvyazi. Method of energy calculation of over-the-horizon radio communication line. Moscow: MNIRTI. 38 p.
5. Kliot E.I. and Kozlov D. G. (1994). Issledovanie pomekhoustojchivosti troposfernoj radiolinii s adaptaciej chastity. Investigation of noise immunity of tropospheric radio line with frequency adaptation. Radio engineering, no. 11, pp. 28-32.
6. Kalinin A.I. and Cherenkova E.L. (1971). Rasprostraneniya radiovoln i rabota radiolinij. The Spread of radio waves and work radio lines. Moscow: Link. 440 p.
7. Spravochnik po radiorelejnoj svyazi. Handbook of radio relay communication. Ed. S. V. Borodich. Moscow: Radio and communication. 1981. 211 p.
8. Sposob peredachi i priema information paketami i ustrojstvo dlya ego osushchestvleniya. A method of transmitting and receiving information in packets and a device for its implementation. Patent FGUP MNIRTI No 2411651 invention 2008141382/09.
Information about authors:
Vladimir G. Anisimov, JSC "Moscow scientific-research radio engineering Institute", chief designer-head of projects on tropospheric communication systems, Moscow, Russia
Lyudmila O. Myrova, JSC "Moscow scientific-research radio engineering Institute", head of research Department, doctor of technical Sciences, professor, Moscow, Russia
