CC BY
190
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т 11 № 4-2019
щ
'АДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
10.24411/2409-5419-2018-10277
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МЕТЕОРНОЙ СВЯЗИ
МИРОШНИКОВ Владимир Иванович1
БУДКО
Павел Александрович2 ЖУКОВ
Геннадий Анатольевич3
Сведения об авторах:
1д.т.н., профессор, генеральный конструктор публичного акционерного общества «Информационные телекоммуникационные технологии», г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected]
2д.т.н., профессор, ученый секретарь публичного акционерного общества «Информационные телекоммуникационные технологии», г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected]; [email protected]
3
к.т.н., доцент, советник генерального конструктора публичного акционерного общества «Информационные телекоммуникационные технологии», г. Санкт-Петербург, Россия, [email protected]
АННОТАЦИЯ
Постановка задачи: рассматриваются основные направления по созданию радиолиний связи и управления, использующих эффект отражения УКВ радиоволн от метеорных следов. Целью работы является повышение скорости передачи в радиолиниях метеорной связи и их устойчивости. Используемые методы: теоретический и практический заделы в области метеорной связи и БРк-технологий для реализации программно-аппаратных комплексов нового поколения с использованием эффекта отражения радиоволн от метеорных следов, спорадического слоя и участков атмосферы с повышенной ионизацией на основе алгоритмов организации связи без обратной связи и с обратной связью. Новизна состоит в применении приемной антенно-фидерной подсистемы, обеспечивающей формирование «веера» узких диаграмм направленности, которые суммарно реализуют полное «перекрытие» необходимого пространства 5 с пятном «засветки» диаграммы направленности передающего комплекта радиолинии. Применение такой мультидиаграммной (многолучевой) антенно-фидерной подсистемы позволяет не только обеспечить прием «слабых» сигналов, но также повысить эффективность связи при боковом смещении от плоскости «большого круга» зоны отражения радиоволны. Результат заключается в том, что даже без учета реализации переменной скорости передачи, только за счет использования мультидиаграммной фазированной антенной решетки, обеспечивающей дополнительное повышение максимальной мощности принимаемого сигнала на 10^12 дБ, осуществляется увеличение количества «рабочих» метеоров в среднем в 3 раза, что позволит обеспечить соответствующее уменьшение времени, необходимого для передачи сообщения. Практическая значимость: в случае применения алгоритма без обратной связи появляется возможность реализации комплектов приемной аппаратуры с малыми габаритами и энергопотреблением, аналогичных обычному мобильному радиотелефону, что позволяет использовать такой режим для дистанционного управления необслуживаемыми исполнительными устройствами, находящимися в труднодоступных районах горной местности, островов, дрейфующих льдин и т.п., а также для индивидуальной «пейджинговой» связи при использовании укороченной активной приемной антенны. Алгоритм с обратной связью, в отличие от первого алгоритма обладает определенной информационной скрытностью.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: метеорная связь; метеорный след; метеорный канал связи; мульти-диаграммная антенная решетка; диаграмма направленности.
Для цитирования: Мирошников В. И., Будко П.А.,Жуков Г.А. Основные направления развития метеорной связи // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2019. Т. 11. № 4. С. 30-47. doi: 10.24411/2409-5419-2018-10277
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN!
¿¿У
! Iff/ 114 //"
4-2019, H&ES RESEARC
Введение
Одним из родов радиосвязи в ультракоротковолновом диапазоне волн (УКВ) является метеорная связь (МС), обусловленная появлением участков ионосферы (при сгорании метеоров в атмосфере Земли), «зеркально» отражающих радиоволны.
Первые радиолинии (РЛ) метеорной связи были созданы в Канаде и других странах НАТО в начале 50-х годов прошлого века. В США с 1977 года действует сеть метеорной связи, осуществляющая телеметрический сбор метеоданных. На сегодня в этой сети задействовано свыше пятисот периферийных комплексов, обеспечивающих по запросу головных станций доведение информации: о температуре окружающей среды, скорости ветра, количеству осадков и т.д. Кроме того, в США ведутся работы по модернизации и развитию сети метеорной связи с целью включения ее в систему оперативного управления стратегическими и оборонными наступательными силами [1].
В СССР для связи с труднодоступными и северными районами в 60-х годах было создано несколько экспериментальных образцов РЛ МС, в том числе в рамках ОКР «Метеор» (разработчик НИИ ЭТУ, правоприемником которого является ПАО «Интелтех») [2]. Вследствие высокой сложности аппаратуры (с учетом существующей элементной базы на тот период времени), а также появлением перспектив на широкое внедрение спутниковой связи в интересах гражданских и военных ведомств, практический интерес к развитию метеорной связи в СССР в 70-х годах снизился.
Вместе с тем, учитывая зарубежный опыт, а также значительный уровень научно-исследовательских и практических наработок в области метеорной связи и SDR-технологий при создании программно-аппаратных комплексов (ПАК) обмена данными (ОД), имеющимися в России в настоящее время (например, работы Казанского федерального университета, АО «Нептун», ПАО «Интелтех» [3-6]), представляется целесообразным реализовать аппаратуру метеорной связи нового поколения. Эта разработка должна основываться на современных научно-технических достижениях и требованиях к вероятностно-временным характеристикам (ВВХ) по доведению информации, в том числе при повышенной ионизации ионосферы, в арктических широтах и при воздействии случайных (преднамеренных) помех.
В работе рассматриваются основные направления по созданию радиолиний связи и управления, использующих эффект отражения УКВ радиоволн от метеорных следов.
Характеристики метеорного канала связи
Атмосфера Земли постоянно «бомбардируется» метеорами (метеорными роями, одиночными и спорадическими метеорами), которые сгорая в её верхних слоях, образуют, так называемые метеорные следы (МСл).
Метеорный след, как правило, представляет собой ионизированную область (узкий конус длинной до 25 км) с высокой начальной линейной электронной плотностью N. Свойства МСл, а также физические процессы, лежащие в основе их образования, достаточно хорошо исследованы [3, 7-10]. В соответствии с существующей классификацией МСл с N < 1014 называется неуплотненным следом (МСлН), а с N > 1014 — переуплотненным (МСлП). При падении УКВ радиоволны на МСлН происходит «возбуждение» свободных электронов метеорного следа, сопровождающееся когерентным, зеркальным вторичным излучением с частотой порождающей радиоволны. Если электронная плотность метеорного следа окажется выше критической для соответствующей частоты падающей радиоволны (что характерно для МСлП), то ее отражение от МСл будет происходить подобно зеркальному отражению от металлического цилиндра.
Амплитуда радиоволны, отраженной от МСлН в точке приема изменяется во времени по экспоненциальному закону:
U = U е-
(1)
где По — максимальное значение амплитуды, t — текущее время от момента появления МСл, т — постоянная времени, характеризующая физические свойства ионизированного МСл [3, 11]. Используя формулу (1) по двум значениям и и и, замеренным через определенные интервалы времени можно оценить величину т для конкретного метеорного следа.
При использовании радиопередающего устройства с Р - 0,5^1 кВт и антенн (передающей А и приемной А )
изл ^ прд А прм'
с суммарным коэффициентом усиления 0Дпрд Дпрм -15 дБ время существования неуплотненного метеорного следа, обеспечивающего возможность качественного приема отраженной волны, составляет в среднем 0,2^0,5 с. Для радиоволны, отраженной от МСлП, из-за различий физических процессов зеркального отражения, время существования отраженной волны может составлять от нескольких секунд до нескольких десятков секунд. При этом, вследствие «искривления» или разрыва перенасыщенного метеорного следа, связанных с высотными ветрами, может наблюдаться многолучевое распространение отраженного сигнала, приводящее к его глубоким замираниям в точке приема, что не позволяет аналитически предсказать изменения значения принимаемого сигнала во времени. Для примера на рис. 1 приведена спектрограмма сигналов, принимаемых в ходе сеансов метеорной связи, отраженных от МСлН и МСлП [12], иллюстрирующая рассмотренные выше особенности радиоволн, отраженных от метеорных следов с различной степенью ионизации.
При организации метеорной связи важным параметром, определяющим варианты ее использования, является протя-
НАУКО РАДИ
\
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т 11 № 4-2019
АДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
МСлН МСлН
■ Ь
I 1
> Ь . ¿IV», , .л М
Рис. 1. Спектрограмма сигналов, отраженных от МСл с различной степенью ионизации
женность радиотрассы, на которой обеспечивается устойчивое доведение информации с сохранением заданной вероятности приема. Отражение радиоволн от МСл возможно как «назад», (т.е. осуществление приема практически в месте размещения радиопередающего устройства — РПДУ) так и «вперед» до максимального расстояния ^шах, определяемого высотой отражения радиоволны к и геометрией земной поверхности. Считая, что в среднем к ~ 100 км, можно показать, что
Стах ~ V8^5И ~ 2250км, где ЯЗ — радиус Земли. Действительно, из практики метеорной связи следует, что в зависимости от топологии размещения приемной и пере-
дающей антенн, может обеспечиваться обмен информацией на трассах протяженностью до 2,2^2,3 тыс. км.
Как следует из экспериментальных и теоретических исследований, среднее интегрированное количество метеорных следов К, попадающих в «пятно засветки» ионосферы передающей центральной станции (ЦС) от спорадических метеоров Н5 звездных величин при использовании 3^5-элементной антенны «Удэ-Яги» составляет К ~ 40 в час, а от метеоров 6^10 звездных величин (от следов которых еще происходит фиксируемое отражение радиоволны) составляет К ~ 10 500 в час (рис. 2).
Рис. 2. Расчетный график
Таким образом, несмотря на прерывистый и случайный характер появления метеорных следов, обеспечивающих возможность формирования тракта метеорной связи, существуют их статистически устойчивые параметры. На рис. 3-5 приведены нормированные графики зависимости относительного процента появления метеорного следа, соответственно от времени суток, времени года и протяженности трассы, полученные путем усреднения экспериментальных данных [13-15].
Как следует из рассмотрения представленных графиков, наиболее благоприятными условиями для МС является организация связи на трассах, протяженностью 700 -Н400 км в утренние часы (0^6 ч по местному времени) в летнее-осенний период.
В таких условиях количество МСл, пригодных для связи, может достигать до нескольких сотен в час, а средняя скорость обмена данными до 2^3 Кбит/с. Однако, в суммарно неблагоприятных условиях («короткие» или «протяженные» радиотрассы, вечерние часы и зимне-весенний период) среднечасовая скорость передачи данных может снизиться до 30^40 бит/с.
Для определения возможных путей повышения эффективности метеорной связи представим формулы для оценки максимальной мощности принимаемого сигнала, отраженного от МСлН или МСлП [11, 16] в виде обобщенного выражения:
Vol 11 N
RF TECHNOLOGY AND COMMUN!
! ////
4-2019, H&ES RESEARC
Рис. 3. Нормированный график зависимости появления МСл от времени суток
^макс = ^изл^Апрд^Лпрм^ ^© , (2)
где — функционал, характеризующий физические свойства конкретного метеорного следа, его «геометрию» относительно направления и протяженности радиотрассы, а также характеристики приемного устройства; Ршл—мощность сигнала, излучаемого передатчиком; СДпрд, — коэффициенты усиления передающей и приемной антенн соответственно; X — длина излучаемой радиоволны.
Как следует из анализа приведенной формулы (в случае фиксиованных параметров функционала), при отражении от МСл мощность принимаемого сигнала можно повысить за счет увеличения Ризл. Вместе с тем, следует учитывать, что при Ршл> 1^2 кВт существенно возрастает сложность и стоимость, в том числе и эксплуатационных расходов радиопередающего и антенно-фидерного оборудования, поэтому, как правило, для метеорной связи используются РПДУ с Ршл = 0,1^2 кВт.
При оценке средней скорости обмена данными необходимо учитывать, что ее величина зависит не от одного конкретного метеорного следа, а от количества МСл, попадающих в «пятно засветки» области атмосферы, образованной передающей и приемной антеннами, в соответствии с их диаграммами направленности (ДН), см. рис. 6.
Рис. 4. Нормированный график зависимости появления МСл от времени года
% I ! 100
во во
40 20 0
200 400 аоо 1200 1600 2000 II, км
Рис. 5. Нормированный график зависимости появления МСл от протяженности трассы
Чем меньше будет площадь этого «пятна», тем меньшее число метеоров будет использовано в процессе связи, что приведет к соответствующему уменьшению средней скорости передачи данных.
Учитывая это, в радиолиниях (РЛ) МСв обычно используются 3^5 — элементные антенны Удэ-Яги (волновой канал), имеющие горизонтальную линейную поляризацию и ширину ДН (по азимуту и углу места) по уровню минус 3 дБ 0 ~ 50о ^ 70о с коэффициентом усиления Оа = 5 ^8 дБ [17-18]. Повышение коэффициента усиления приводит к сужению ширины ДН и, как следствие, к описанному выше негативному эффекту.
Из анализа формулы (2) следует, что максимальное значение мощности принимаемого сигнала уменьшается при снижении длины волны. Кроме того, как отмечено в [9, 20], на частотах свыше 60 МГц усиливаются отрицательные явления, связанные с многолучевостью отраженной от метеорного следа волны. В то же время, при увеличении длины волны X > 10 м (/с < 30 МГц) увеличиваются не только атмосферные помехи (кривая
Рис. 7. Значения атмосферных помех, индустриальных и галактических шумов на метеорной трассе: А — атмосферные помехи, значение превышаемое в течении 0,5 % времени; В — медианное значение индустриального шума (в промышленной зоне); С — минимальное ожидаемое значение атмосферных и индустриальных шумов (вне промышленной зоны);
Б — галактический шум
А на рис. 7 [19]), но также галактические (D) и индустриальные (C) шумы.
Правомерность приведенных выводов подтверждается результатами экспериментальных исследований, которые показали, что в области рабочих частот 35^60 МГц обеспечивается наиболее высокая средняя скорость передачи данных. Причем, в отличие от декаметровой радиосвязи, в процессе передачи в течение суток отсутствует необходимость выбора оптимальных рабочих частот из-за изменения свойств ионосферы. С учетом этого, профессиональная аппаратура МСв ориентирована на указанный рабочий диапазон частот. Так аппаратура метеорной связи разработки ОАО «НИИ «Нептун» [4] позволяет обеспечить функционирование в диапазоне 47^58 МГц, а в главной (центральной) станции метеорной связи разработки фирмы «Meteor Communications Corporation» МСС-6560 реализована возможность обмена данными в частотном диапазоне 37^60 МГц.
Организация тракта метеорной связи
При доведении сообщений по метеорному каналу связи от центральной станции до абонентского пункта (АП) используются два основных алгоритма:
а) без обратной связи;
б) с обратной связью (с реакцией абонента на принятый от ЦС сигнал в виде ответной радиограммы, «подтверждения» или «запроса»).
В соответствии с первым алгоритмом осуществляется непрерывная многократная передача (от ЦС) коротких сообщений или блоков (пакетов) сообщений. При этом количество передач определяется статистическими характеристиками канала связи, зависящими, как показано в 1-м подразделе статьи, от ряда параметров передающей и приемной аппаратуры, протяженности радиотрассы и т.д.
Для радиотрасс с протяженностью d = 700^1400 км, Р ~ 1 кВт и G = G + G ~ 15 дБ, как показывают рас-
изл L Апрд Апрм ^^ ' г
четы и результаты трассовых испытаний, в среднем в час будет наблюдаться 60 ^ 180 метеорных следов, обеспечивающих прием зондирующего сигнала с полосой 100 Гц в течении ДМсл > 0,2 c для каждого МСл. При этом необходимо отметить, что количество метеорных следов неравномерно распределено в течении часа, и для отдельного минутного интервала времени вероятность появления одного и более из них может оказаться достаточно низкой (Р>1МСл > 0,5). Следовательно, для обеспечения приема блока сообщения, длительностью ДtE < 0,5 Д?МСл с вероятностью P > 0,95 потребуется передавать его непрерывно в течение 5^6 минут, а в случае применения в абонентской аппаратуре процедуры «накопления» и восстановления блока сообщения по всем реализациям факта приема, может быть либо увеличена длительность блока, либо сокращено время его непрерывной передачи.
S/zK
i&é t, ///
I ¡il [¡//
No 4-2019, H&ES RESEARCH^
RF TECHNOLOGY AND COMMUNICATION
Vol
Одной из важных задач при доведении сообщений по метеорному каналу связи (МкС) является выбор скорости передачи данных. Предполагая, что в частотной полосе передаваемого сигнала отсутствуют сосредоточенные помехи, а действуют только галактические шумы, аппроксимируемые аддитивным гауссовским шумом (см. кривую Б на рис. 6), в соответствии с теоремой Шеннона-Хартли верхняя граница скорости передачи информации может быть определена по формуле [21]:
\A/c
Vmax = log2
1 + -
/ N0
(3)
где Рс — мощность принимаемого сигнала, А/с — частотная полоса, занимаемая сигналом; Ыо — спектральная плотность шума.
На рис. 8 синим цветом представлены графики изменения отношения сигнал/шум Ш в зависимости от времени t для двух характерных реализаций при приеме зондирующего (вызывного) сигнала с полосой А/с = 100 Гц. На этом же рисунке красным цветом приведены соответствующие графики зависимости предельно достижимой скорости передачи Кшах, рассчитанные по формуле (3).
В случае отсутствия информации о параметрах отраженного от метеорного следа сигнала на ЦС (что характерно для первого алгоритма организации связи) с целью гарантированного доведения сообщения (пакета сообщения) до абонента целесообразно ориентироваться на не-
Рис. 8. Оценка предельной скорости передачи в метеорном канале связи
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
№ 4-2019
благоприятные условия связи (отсутствие в период сеанса связи отражений от МСлП и наличия только «слабых», отраженных от МСлН сигналов). Для рассматриваемого примера, как следует из анализа графика Б на рис. 8, изменение предельно достижимой скорости передачи от времени (КБ), при априорно неизвестных параметрах связи (времени появления МСл, уровня отраженного сигнала) скорость передачи не должна превышать 1,5^2 кБит/с. Таким образом, как легко показать, оптимальной (с точки зрения достижения высокой вероятности доведения информации Р > 0,95) длина блока сообщения должна составлять 150^200 бит при времени его передачи не менее пяти минут. Столь низкая суммарная скорость передачи хотя и обеспечивает устойчивое доведение коротких сообщений, однако, может быть рекомендована только для передачи информации, не требующей доставки в реальном масштабе времени, например: метеоданных, показателей счетчиков учета потребляемой электроэнергии, суточного расхода определенных ресурсов и т. п.
Тем не менее, одним из положительных факторов в случае применения алгоритма без обратной связи, является возможность реализации комплектов приемной аппаратуры с малыми габаритами и энергопотреблением, аналогичных обычному мобильному радиотелефону, что позволяет использовать такой режим для дистанционного управления необслуживаемыми исполнительными устройствами, находящимися в труднодоступных районах (горная местность, острова, дрейфующие льдины и т. п.), а также для индивидуальной «пейджинговой» связи при использовании укороченной активной приемной антенны.
Кроме того, хотя «пейджинговый» режим и не обладает информационной скрытностью в силу непрерывности передачи сообщения в течение длительного времени, однако, при нахождении «мешающей» станции на расстоянии более 200 км от ЦС постановка преднамеренной помехи окажется проблематичной из-за различия моментов появления отражающих метеорных следов для непараллельных радиотрасс.
Вместе с тем, в случае «пейджингового» алгоритма доведения информации не используются реальные возможности высокоскоростной передачи при появлении неуплотненных и переуплотненных МСл с соответствующими характеристиками по отражению радиосигналов (спектрограмма на рис. 1). Для реализации такой возможности используется второй алгоритм — алгоритм с обратной связью, который в отличие от первого алгоритма обладает определенной информационной скрытностью. Для иллюстрации на рис. 9а-9г приведены диаграммы, характеризующие относительный процент убывания объема перехваченной информации при различных удалениях объекта контроля (ОК) от абонентского пункта метеорной
связи. Из рассмотрения рис. 9 следует, что при удалении ОК от АП на расстояние более 200 км перпендикулярно трассе связи, доля перехваченной информации не превысит О ~ 5% от её общего переданного объема.
Различные варианты протоколов по реализации алгоритмов «с обратной связью», в том числе для дуплексного и сетевого обмена информацией, достаточно полно изложены в литературе [22-26]. Общим в этих протоколах является решение задачи по оптимизации скорости передачи данных путем доведения в реальном масштабе времени до передающей стороны текущих характеристик отраженного от МСл сигнала или других параметров для управления радиопередающим устройством ЦС (уровня, мощности, вероятности ошибки в приеме бита или блока информации, рекомендуемой скорости передачи пакета, необходимости повторной передачи пакета информации, и т.п.).
Например, для достаточно мощного сигнала, отраженного от МСлН целесообразно после приема короткой кодовой комбинации запроса на передачу Д/, (см. рис. 8), передать за время Д/кв квитанцию, содержащую параметры сигнала и шума в моменты времени /0 и (или другие необходимые параметры, перечисленные выше), в соответствии с которыми на передающей стороне определяется модель отражения сигнала от метеорного следа и устанавливается скорость передачи, обеспечивающая выполнение требований по заданной вероятности ошибки рош в приеме сообщения. Оценка значений ошибки на бит сообщения при когерентном приеме сигнала в двоичной системе может быть вычислена по формуле [21]
Рош =
2+ф(уй)
(4)
где у — коэффициент, определяющий вид модуляции сигнала; Ф(уй) — табулированная функция Крампа.
Как следует из формулы (4), значение вероятности ошибки резко убывает с увеличением отношения средней энергии элемента сигнала с длительностью Д/ к спектральной плотности помехи (шума)
РЧ
N0
(5)
Следовательно, для сохранения заданной вероятности приема бита сообщения, соответствующей значению Ип2р, необходимо, чтобы значения ^ для каждого принимаемого 1-го бита в момент в процессе сеанса связи удовлетворяли неравенству: 1т,2 > И^,.
Вместе с тем, для МСлН, исходя из формулы (1) мощность принимаемого сигнала будет уменьшаться
-2//т
во времени пропорционально величине е , следовательно, для выполнения предельного значения ^ « Ипр необ-
Рис. 9. Иллюстрация обеспечения информационной скрытности в метеорном канале связи
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т
№ 4-2019
'АДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
ходимо, чтобы длительность бита сигнала увеличивалась по закону
2ti+i
At¡ = toe т .
Очевидно, что изменение длительности каждого бита сообщения по такому закону проблематично с точки зрения практической реализации. Изменение длительности бита сообщения (скорости передачи) целесообразно осуществлять через интервал времени Дб = ht - Д в течение которого может быть передан блок информации с постоянной скоростью (соответствующей значению At¡+¡) и получена ответная радиограмма от абонента.
Примечание. Можно показать, что такой алгоритм работы окажется эффективным и в случае отражения волны от МСлП.
Как показало моделирование, для варианта А (см. рис. 8) приема сигнала, отраженного от неуплотненного метеорного следа, рассмотренным методом обработки достигается возможность передачи примерно двух кБит информации за время существования МСл при средней вероятности ошибки на бит в блоке сообщения рош ~ 10-2, а при оптимальной постоянной скорости передачи (определяемой через производную от функции изменения V(t)) — не более одного кБита. Следовательно, теоретически, при переменной скорости передачи объем доводимой до абонента информации можно увеличить более чем в два раза. Однако, при практической реализации, с учетом возможности неприема соответствующей квитанции, неполного соответствия реального изменения во времени соотношения сигнал/шум выбранной модели, разного уровня помех на приемной и передающей стороне и т. п. при ориентировании на максимально возможную скорость передачи увеличивается объем корректирующих квитанций и повторов пакетов, принятых с ошибками, что реально снижает потенциально возможный выигрыш от частой смены скорости передачи. Кроме того, при отношении сигнал/шум менее 15 дБ и Д < 0,1 с, (см. рис. 8, вариант Б) с учетом времени на запрос и квитанцию выигрыш от «сложных» алгоритмов изменения скорости оказывается незначительным по сравнению с передачей на одной оптимальной скорости и для представленного варианта не превышает 5^10%.
Таким образом, для эффективного использования «сложных» алгоритмов функционирования метеорного тракта связи следует использовать методы, обеспечивающие увеличение вероятности появления отраженных сигналов со значениями отношения
W
сигнал
помеха + шум
>17 + 20 дБ.
Структура построения приемного комплекта
тракта метеорной связи
В подразделе 2 было показано, что одним из методов повышения мощности принимаемого сигнала является увеличение коэффициента усиления С д и САпрм. При этом отмечено, что уменьшение объема «пятна засветки» антеннами области появления метеорных следов может привести к снижению суммарной скорости передачи в тракте метеорной связи. Эффективным методом ухода от такого ограничения является использование приемной антенно-фидерной подсистемы, обеспечивающей формирование «веера» узких диаграмм направленности, которые суммарно реализуют полное «перекрытие» необходимого пространства (рис. 10).
Применение мультидиаграммной (многолучевой) ан-тенно-фидерной подсистемы (МАП) позволяет не только обеспечить прием «слабых» сигналов, но также повысить эффективность связи при боковом смещении от плоскости «большого круга» зоны отражения радиоволны, отмеченном в работах [27-28]. Кроме того, использование МАП позволяет за счет относительного сдвига секторов «ослабленного» приема парциальных ДН значительно снизить уровень сосредоточенных помех, вероятность появления которых возрастает с повышением скорости передачи и соответствующем увеличении частотной полосы, занимаемой полезным сигналом. На рис. 11 приведен пример, поясняющий возможность подавления помехи при использовании МАП.
При построении приемной антенной решетки для обеспечения непрерывного функционирования метеорного тракта связи необходимо учесть возможность «экранирования» метеорных следов спорадическим слоем Е5 (см. рис. 6), время существования которого может превышать несколько десятков часов [29].
Хотя частотный диапазон, используемый для метеорной связи, и алгоритм обмена данными позволяют и в этом случае осуществлять прием сообщения, однако, в силу неоднородности слоя Е5, поляризация отраженной волны может изменяться от горизонтальной (ГП) до вертикальной (ВП).
Примечание. Необходимо отметить, что при МСв также наблюдается нестабильность поляризации отраженной от метеорного следа волны [13].
Таким образом, для организации непрерывной связи, в том числе и при появлении спорадического слоя Е следует использовать антенные элементы с круговой поляризацией. Для антенн типа «Удэ-Яги» это просто обеспечивается путем установки на мачте двух смещенных на 90 градусов двух(трех)-элементных линейно-поляризованных антенн (рис. 12) [18].
Рис. 10. Формирование «веера» диаграмм направленности многолучевой антенно-фидерной подсистемой
Вариант размещения антенн для построения мульти-диаграммной антенной решетки (МАР) с учетом их диаграмм направленности приведен на рис. 13а.
Представленная конфигурация МАР из 15 антенн Удэ-Яги с круговой поляризацией позволяет сформировать необходимое количество парциальных ДН с G. -17^18 дБ и с характеристиками по ширине ДН по азимуту и углу места 9. - 12^15° с горизонтальной и вертикальной поляризацией (рис. 13б).
Как показывают расчеты, для полного перекрытия всей области возможного появления метеорных следов, позволяющих обеспечить связь ЦС с АП с учетом одновременного подавления сосредоточенных помех, потребуется реализовать ориентировочно М ~ 100 ПДН (Ы = 50 ПДН с горизонтальной поляризацией и N = 50 — с вертикальной, М = 2Ы). Структурная схема блока формирования «веера» диаграмм направленности, с использованием SDR-технологий, приведена на рис. 14 [30].
Рис. 12. Антенна типа «Удэ-Яги» с вертикальной и горизонтальной поляризацией
б
а
Рис. 13. Построение мультидиаграммной антенной решетки
Основными функциональными узлами приемного комплекта аппаратуры метеорной связи помимо блока формирования парциальных диаграмм направленности (БФПДН) являются блок приема и формирования служебных кодограмм (БПФСК), а также блок приема и обработки сообщений (БПОС) (рис. 15).
¿ZK—.....
Vol 11 No 4-2019, H&ES RESEARC-RF TECHNOLOGY AND COMMUNICATION
Исходя из реальных характеристик метеорного канала связи по максимальной скорости передачи информации, общая частотная полоса каждого банка фильтров [31] должна составлять Af"^ ~ 20^40 кГц (40^80 узкополосных фильтров с Af ~ 500 Гц). Частотная полоса «среднего» фильтра f настроенного на рабочую частоту может со-
Рис. 14. Структурная схема блока формирования парциальных диаграмм направленности
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т
№ 4-2019
Рис. 15. Структурная схема приемо-передающего комплекта аппаратуры метеорной связи
ставлять до 0,1^1,5 кГц в зависимости от вида модуляции в кодограмме запроса с ЦС на начало передачи (рис. 16).
При этом целесообразно передавать все служебные сообщения в виде коротких формализованных кодограмм на фиксированной скорости, не превышающей 0,6^1 кБит/с с общим временем передачи / < 15 мс, поскольку их неприем может существенно увеличить время, необходимое для проведения сеанса связи.
Примечание. Для сокращения времени передачи сообщений следует исключить из их структуры синхронизирующие импульсы, а синхронизацию проводить по элементам текста сообщения (пакета) с использованием алгоритма Витерби [32].
На выходе каждого «среднего» фильтра в банках фильтров (БФ)(рис. 16) осуществляется процедура обнаружения и анализа служебных кодограмм (в режиме жду-
щего приема это «запрос на передачу» от ЦС, а в режиме передачи сообщения с АП — формализованных сообщений на коррекцию скорости передачи, повторения пакетов, завершения передачи и т.п.).
В режиме приема при обнаружении комбинации «запроса на передачу» с каждого модуля обнаружения и анализа служебных сообщений в вычислительный модуль отсылаются данные по начальной и и конечной и амплитудам обнаруженного сигнала, а также значения уровней постоянно поступающих с узкополосных фильтров шумов (помех), в соответствии с которыми рассчитываются параметры сеанса связи и определяется номер оптимального канала приема по критерию максимального отношения сигнал/шум (см. формулы (1)-(4) и рис. 8).
При этом данные о номере выбранного канала поступают в демультиплексор-коммутатор БПОС. Также в соответствии с рассчитанными параметрами обеспечивается установка необходимой полосы приема (в соответствии со скоростью передачи и вида модуляции). Параллельно данные расчетной модели поступают в модуль формирования служебных сообщений, где по полученным исходным данным формируется и поступает в передающий комплект АП кодограмма, содержащая необходимые данные для ведения сеанса связи.
Для эффективной работы блока синтеза решения необходимо обеспечить оценку вероятности ошибки каждого принятого бита сообщения. Это можно косвенно сделать по измерению краевых искажений сигнала, уровня сигнала, оценке соотношения сигнал/помеха. Кроме того, как показали теоретические и экспериментальные проверки, оценка рош может быть проведена исходя из учета обнаруженных ошибок в блоке сообщения при использовании помехоустойчивого кодирования текста информации каскадным кодом [33]. При этом применение в качестве внешнего кода Рида-Соломона и внутреннего короткого кода с обнаружением ошибок [34] позволит на относительно малом объеме принятой информации определить начало снижения качества приема ниже заданного и выдать корректирующую кодограмму по снижению скорости передачи или повторения определенного блока сообщения (рис. 17).
Рассмотренная структура построения элементов тракта метеорной связи в силу необходимости использования антенного поля с ориентировочными размерами 25х50 м может быть рекомендована, в основном, для стационарных радиоцентров. Вместе с тем, габариты АФП можно значительно снизить за счет использования укороченных активных антенн с многоярусным размещением.
Для иллюстрации эффективности предлагаемых технических решений на рис. 2 черным цветом приведен расчетный график нормированной зависимости максимального значения мощности принимаемых отраженных сигналов от МСл, образованных метеорами различной
комплекту
Рис. 16. Функциональная схема блока приема и формирования служебных кодограмм
Абоненту
Рис. 17. Функциональная схема блока приема и обработки сообщений
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т
'АДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
№ 4-2019
звездной величины, в предположении, что передача осуществляется при постоянных значениях P , d и G .
А изл^ прд, прм
Из анализа графиков рис. 2 следует, что даже без учета реализации переменной скорости передачи, только за счет использования мультидиаграммной фазированной антенной решетки, обеспечивающей дополнительное повышение Рмакс на 10 ^ 12 дБ, осуществляется увеличение количества «рабочих» метеоров в среднем в 3 раза (см. рис. 2, пунктирная линия), что позволит обеспечить соответствующее уменьшение времени, необходимого для передачи сообщения.
Заключение
1. Метеорная радиосвязь является эффективным резервным родом связи с труднодоступными регионами, в том числе с объектами в Арктической и Приполярной зонах.
2. Применение в комплексах метеорной связи мультидиаграммной антенно-фидерной подсистемы позволяет обеспечить повышение скорости передачи в 2 ^ 3 раза по сравнению со штатной антенной типа «Удэ-Яги».
3. Повышение устойчивости метеорной связи, в том числе при появлении спорадического слоя ES может быть обеспечено путем использования приемных антенных элементов с круговой поляризацией.
4. Имеющиеся на предприятиях РФ теоретический и практический заделы в области метеорной связи и SDR-технологий позволяют реализовать программно-аппаратные комплексы нового поколения с высокими вероятностно-временными характеристиками по обмену данными на трассах протяженностью до 2 200 км с использованием эффекта отражения радиоволн от метеорных следов, спорадического слоя ES и участков атмосферы с повышенной ионизацией.
Литература
1. Титков С. Б. Технические предложения по использованию метеорной связи // Защита информации. Инсайд. 2006. № 3. С. 74-80.
2. Мясников О.Г., Мирошников В. И., Безяев В. И. Краткая история создания и научно-технической деятельности ОАО «Интелтех» (НИИ ЭТУ) // Телекоммуникационные технологии. 2003. Вып. 1. С. 3-12.
3. Белькович О.И. Статистическая теория метеоров. Дисс. на со-иск. уч. ст. докт. физ.-мат. наук. Казань, 1986. 301 с.
4. Аппаратура метеорной связи. URL: niineptun.ru/ production/ oborudovanie-meteo-svyaz (дата обращения 25.07.2019).
5. Шевелев А.Е., Завьялов С. В. Реализация модема для метеорной радиосвязи на основе SDR платформы HackRF One // Материалы научной конференции с международным участием «Неделя науки СПбГПУ». Институт физики, нанотехнологий и телекоммуникаций (Санкт-Петербург, 14-19 ноября 2016 г.). СПб: Изд-во СПбПУ 2016. С. 79-82.
6. Николашин Ю.Л., Мирошников В.И., Будко П.А., Жуков Г.А. Когнитивная система связи и влияние использования данных мониторинга на помехоустойчивость сверхузкополосных декаметровых радиолиний // Морская радиоэлектроника. 2015. № 2 (52). С. 16-22.
7. Метеорная связь на ультракоротких волнах: Сборник статей / под ред. А. Н. Казанцева. М.: Изд-во иностр. литературы. 1961. 287 с.
8. Карпов А.В., Сидоров В. В., Сулимов А. И. Метеорная генерация секретных ключей шифрования для защиты открытых каналов связи // Информационные технологии и вычислительные системы. 2008. № 3. С. 45-54.
9. Белькович О. И. Метеорное распространение радиоволн. Зеленодольск: Изд-во КГУ, 2008. URL: http://textarchive.ru/c-1484778-pall.html (дата обращения 14.04.2019).
10. Бабаджанов П. Б. Метеоры и их наблюдения. М.: Наука, Гл. ред. физмат, лит., 1987. 176 с.
11. Кащеев Б.Л., Лебединец В. Н. Радиолокационные исследования метеорных явлений. Москва: Изд-во Акад. наук СССР, 1961. 124 с.
12. Париков В. Иллюстрированное пособие по проведению MS QSO // Российский УКВ-портал. 2010. URL: http://www.vhfdx.ru/ms/illyus-trirovannoe-posobie-po-provedeniyu-ms-qso (дата обращения 14.04.2019).
13. Crook A.G., Sytsma D. Meteor burst telemetry in hydrologic data acquisition // Remote Data Transmission (Proceedings of the Vancouver Workshop, August 1987). LAHS Publ. 1989. No. 178. Pp. 9-17.
14. Асири Т., Карпов А. В., Кодиров А. И., Латипов, Д., Попов, В.И., Рубцов, Л.Н., Шарипов М. Боковое распространение радиоволн на коротких метеорных радиотрассах // Известия вузов. Радиофизика. 1989. Т. 32. № 7. С. 912-913.
15. Захаров В.Н., Кривицкий Б. Х., Мамаев Н. С., Мановцев А.П., Матов В. И., Николаев О. А., Пелехатый М. И. Справочник по радиоэлектронным системам: в 2-х томах. Т. 1 / под ред. Б. Х. Кривицкого. М.: Энергия, 1979. 352 c.
16. Theory of Meteor Reflection // The International Meteor Organization (IMO). URL: http://www.imo.net/radio/reflection (дата обращения 14.04.2019).
17. Chan C.A., ChengD. K. Optimum Element Lengths for Yagi-Uda Arrays // IEEE Trans. Antennas Propag. 1975. Vol. AP-23. Pp. 8-14.
18. Ротхаммель К., Кришке А. Энциклопедия антенн: пер с нем. М.: ДМК «Пресс», 2011. 812 с.
19. Рекомендация МСЭ-R Р.372-10 (10/2009). Радиошум. Сер. Р: Распространение радиоволн. ITU. Женева. 2010. 77 c. URL: https://www.itu.int/ dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.372-10-200910-S!!PDF-R.pdf (дата обращения 14.04.2019).
20. Белькович О. И. Статистическая теория радиолокации метеоров. Казань: Изд-во КГУ 1971. 103 с.
21. Финк Л. М. Теория передачи дискретной информации. М.: Сов. Радио, 1970. 728 с.
22. Miller S.L., Milstein L. B. A Comparison of Protocols for a Meteor-bust Channel Based on a Time-Varying Channel Model // IEEE Transections on communications. 1989. Vol. 37. No. 1. Pp. 18-30.
23. Волвенко С.В., Макаров С. Б., Завьялов С. В., ХачаянцМ. Б. Выбор пороговых отношений сигнал/шум при приеме сигналов в метеорном канале связи с использованием полудуплексного протокола с повторной передачей по запросу // Радиотехника. 2016. № 12. С. 83-93.
24. Патент РФ № 2461125. Способ увеличения скорости передачи данных в пакетной сети метеорной связи / Иванченко Ю. С., Орлова Л. Г. Заявл. 28.06.2010, Опубл. 10.09.12. Бюл № 25.
25. Patent US № 4277845. Meteor scatter burst communication system / Smith D. K., Donich T. G., Dickerson B. V. Leader R. E. Filed 20.02.1981. Publ. 07.07.1981. No. 05/820,206. 47 p.
26. Mui S.Y. A Comparison of Fixed and Variable-Rate Signaling for Meteor Burst Communications // IEEE Transections on communications. 1994. Vol. 42. No. 2/3/4. Pp. 211-216.
27. Белькович О.И., Сидоров В. В., Филимонова Т. К. Вычисление распределения метеорных радиантов по наблюдениям на одной радиолокационной станции с угломером // Астрономический Вестник. 1991. Т. 25. № 2. C. 225-232.
28. Долуханов М. П. Распространение радиоволн. М.: Связь, 1972.
336 с.
29. Николашин Ю.Л., Мирошников В. И., Будко П. А., Жуков Г. А. Территориально распределенный стенд ПАО «Интелтех» и новые возможности проведения НИР и ОКР по созданию перспективных комплексов связи // Морская радиоэлектроника. 2016. № 3. С. 50-55.
30. Каплун Д.И., Клионский Д.М., Олейник А.Л., Вознесенский А. С., Жукова Н. А., Гульванский В. В., Петровский А. А.Применение полифазных банков фильтров в задачах мониторинга широкого частотного диапазона // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2013. № 3. С. 38-43.
31. Мирошников В.И., Будко П. А., Жуков Г. А.Компенсаторы помех для ППРЧ радиолиний декаметрового диапазона волн // Техника средств связи. 2018. № 7 (146). С. 8-20.
32. Жуков Г. А. Оценка взаимной корреляции ошибок при неоптимальных методах обработки сигналов с максимальной избыточностью //
Техника средств связи. Сер. Техника проводной связи. 1987. № 2. С. 45-56.
33. Кларк Дж., мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи: пер с англ. М.: Радио и связь, 1987. 392 с.
THE MAIN DIRECTIONS OF DEVELOPMENT OF METEOR COMMUNICATION
VLADIMIR I. MIROSHNIKOV
St. Petersburg, Russia, [email protected]
PAVEL .A. BUDKO
St. Petersburg, Russia, [email protected]; [email protected]
GENNADIY. A. ZHUKOV
St. Petersburg, Russia, [email protected]
KEYWORDS: meteor scatter communication; meteor trail; meteor communication channel; multidiagram array antenna; directional pattern.
ABSTRACT
Statement of the problem: the main directions of creating radio line communications and control are considered using the effect of reflection of ultrashort-wave radio waves from meteor trails. The aim of the work is to increase the speed of transmission in the radio links of meteor scatter communication and their stability. Methods used: theoretical and practical groundwork in the field of meteor scatter communication and SDR-technologies for the implementation of software and hardware complexes of a new generation using the effect of reflection of radio waves from meteor trails, sporadic layer and areas of the atmosphere with increased ionization based on algorithms of communication with feedback and without feedback. The novelty consists in the application of a receiving antenna-feeder subsystem ensuring the formation of a multitude of narrow radiation patterns, which in total realize the complete "overlapping" of the required space S with a spot of "illumination" of the transmission pattern of the radio link. The use of such a multidiagram (multibeam) antenna-feeder subsystem allows not only to provide reception of "weak" signals, but also to improve the communication efficiency at lateral displacement from the plane of the "large circle" of the radio wave reflection zone. The result is that even without taking into account the implementation of variable speed transmission, only through the use of multidiagram phased array antenna, providing an additional increase in the maximum power of the received sig-
nal by 10+12 dB, an increase in the number of "working" meteors on average 3 times, which will provide a corresponding reduction in the time required for message transmission. Practical significance: in the case of the use of an algorithm without feedback, it becomes possible to implement sets of receiving equipment with small dimensions and power consumption, similar to a conventional mobile radio telephone, which allows using this mode for remote control of maintenance-free actuators located in remote areas of mountainous terrain, islands, drifting ice floes etc., as well as for individual "paging" communication when using a shortened active receiver antenna. The feedback algorithm, in contrast to the first algorithm, has a certain information secrecy.
REFERENCES
1. Titkov S. B. Tehnicheskie predlozhenija po ispol'zovaniju meteor-noj svjazi [Technical offers on use of meteoric communication]. Zasi-ta informacii. Inside [Information security]. 2006. No. 3. Pp. 74-80. (In Russian)
2. Mjasnikov O.G., Miroshnikov V. I., Bezjaev V. I. Kratkaja istorija sozdanija i nauchno-tehnicheskoj dejatel'nosti OAO "Intelteh" (NII JeTU) [Short history of creation and scientific and technical activity of JSC Inteltekh (SRI ETU)]. Telekommunikacionnye tehnologii [Telecommunication technologies]. 2003. No. 1. Pp. 3-12. (In Russian)
X<N\ \\\\ Ч>Л\\ \\\\
НАУКОЕМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ЗЕМЛИ, Т
'АДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
№ 4-2019
3. Bel'kovich O. I . Statisticheskaja teorija meteorov. Diss. na soisk. uch. st. dokt. fiz.-mat. nauk [Statistical theory of meteors. Dr. physi-cal-a mat. sci. diss.]. Kazan', 1986. 301 p. (In Russian)
4. Apparatura meteornoj svjazi. Jelektronnyj resurs [Equipment of meteoric communication. Electronic resource]. URL: niineptun.ru> production/oborudovanie-meteo-svyaz (date of access 25.07.2019). (In Russian)
5. Shevelev A.E., Zav'jalov S.V. Realizacija modema dlja meteornoj radiosvjazi na osnove SDR platformy HackRF One [Realization of the modem for a meteoric radio communication on the basis of SDR HackRF One platform]. Materialy nauchnoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem "Nedelja nauki SPbGPU". Institut fiziki, nanotehnologij i tel-ekommunikacij [Proceedings of the scientific conference with international participation "Week of science SPbSPU". Institute of physics, nanotechnologies and telecommunications, St. Petersburg, 14-19 November 2016]. Saint-Petersburg, 2016. Pp. 79-82. (In Russian)
6. Nikolashin Yu.L., Miroshnikov V.I., Budko P.A., Zhukov G.A. Cognitive communication system and the influence of the use of monitoring data on the noise immunity of ultra-narrowband decameter radio lineMarine Radio electronics. 2015. No. 2 (52). Pp. 16 - 22. (In Russian)
7. Kazanceva A.N. (Ed.). Meteornaja svjaz' na ul'trakorotkih volnah: Sbornik statey [Meteoric communication on very high frequency. The collection of articles]. Moscow: Publ. house of foreign literature. 1961. 287 p. (In Russian)
8. Karpov A.V., Sidorov V. V., Sulimov A. I. Meteornaja generacija sekretnyh kljuchej shifrovanija dlja zashhity otkrytyh kanalov svja-zi [Meteoric generation of enciphering confidential keys for open channels of communication protection]. Computer Science and Control. 2008. No. 3. Pp. 45-54. (In Russian)
9. Bel'kovich O. I. Meteornoe rasprostranenie radiovoln [Meteoric distribution of radio waves.]. Zelenodolsk: Kazan Federal University Publ., 2008. URL: http://textarchive.ru/c-1484778-pall.html (date of access 25.07.2019). (In Russian)
10. Babadzhanov P. B. Meteory i ih nabljudenija [Meteors and their observations]. Moscow: Nauka, 1987. 176 p. (In Russian)
11. Kashheev B.L., Lebedinec V. N. Radiolokacionnye issledovanija meteornyh javlenij [Radar researches of the meteoric phenomena]. Moscow: USSR Academy of Sciences Publ., 1961. 124 p. (In Russian)
12. Parikov V. Illyustrirovannoye posobiye po provedeniyu MS QSO [Spectrograms. Illustrated for conducting MS QSO]. Rossiyskiy UKV-portal [Russian VHF portal]. 2010. URL: http://www.vhfdx.ru/ ms/illyustrirovannoe-posobie-po-provedeniyu-ms-qso. (date of access 14.04.2019). (In Russian)
13. Crook A.G., Sytsma D. Meteor burst telemetry in hydrologic data acquisition. Remote Data Transmission (Proccedings of the Vancouver Workshop, August 1987). LAHS Publ. 1989. No. 178. Pp. 9-17.
14. Asiri T., Karpov A. V., Kodirov A. I., Latipov D., Popov V. I., Rubtsov L. N., Sharipov M. Side distribution of radio waves on short meteoric radio routes. Radiophysics and Quantum Electronics. 1989. Vol. 32. No. 7. Pp. 912-913. (In Russian)
15. Zakharov V.N., Krivitskiy B. Kh., Mamaev N. S., Manovtsev A. P., Matov V. I., Nikolaev O. A., Pelekhatyy M. I. Spravochnik po radiojel-
ektronnym sistemam [The reference book on radio-electronic systems]. In 2nd vol. Vol. 1. Moscow: Energy, 1979. 352 p. (In Russian)
16. Theory of Meteor Reflection. The International Meteor Organization (IMO). URL: http://www.imo.net/radio/reflection (date of access 25.07.2019).
17. Chan C.A., Cheng D. K. Optimum Element Lengths for Yagi-Uda Arrays. IEEE Trans. Antennas Propag. 1975. Vol. AP-23. Pp. 8-14.
18. Rothammel K., Krischke A. Rothammels Antennenbuch. 11 ed. Stuttgart: Franckh-Kosmos Verlags-GmbH&Co., 1995. 744 s.
19. Recommendation ITU-R P. 372-10 (10/2009). Radio noise. P Series: Radiowave propagation. ITU. Geneva, 2010. 77 p. URL: https:// www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/p/R-REC-P.372-10-200910-S!! PDF-E.pdf (date of access 25.07.2019).
20. Bel'kovich O. I. Statisticheskaja teorija radiolokacii meteorov [Statistical theory of radar-location meteors]. Kazan: Kazan Federal University Publ., 1971. 103 p. (In Russian)
21. Fink L. M. Teorija peredachi diskretnoj informacii [Theory of discrete information transfer]. Moscow: Sovetskoe radio, 1970. 728 p. (In Russian)
22. Miller S.L., Milstein L. B. A Comparison of Protocols for a Meteor-bust Channel Based on a Time-Varying Channel Model. IEEE Transections on communications. 1989. Vol. 37. No. 1. Pp. 18-30.
23. Volvenko S.V., Makarov S. B., Zavjalov S. V., Kchatchajantc M. B. The choice of the threshold SNR at the reception of signal in the meteoric communication channel with the use of half-duplex protocol withretransmission on request. Radiotekhnika [Radioengineering]. 2016. No. 12. 2016. Pp. 83-93. (In Russian)
24. Patent RF № 2461125. Sposob uvelichenija skorosti peredachi dannyh v paketnoj seti meteornoj svjazi [A way of data transmission speed increase in package network of meteoric communication]. Ivanchenko Ju.S., Orlova L. G. Decler. 28.06.2010, Publ. 10.09.12. No. 25. (In Russian)
25. Patent US № 4277845. Meteor scatter burst communication system. Smith D. K., Donich T. G., Dickerson B. V. Leader R. E. Filed 20.02. 1981., Publ. 07.07. 1981. No. 05/820,206. 47p.
26. Mui S.Y. A Comparison of Fixed and Variable-Rate Signaling for Meteor Burst Communications. IEEE Transections on communications. 1994. Vol 42. No. 2/3/4. Pp. 211-216.
27. Bel'kovich O.I., Sidorov V. V., Filimonova T. K. Calculation of meteoric radiant distribution on observations at one radar station with a goniometer. Solar System research. 1991. Vol. 25. No. 2. Pp. 225-232.
28. Doluhanov M. P. Rasprostranenie radiovoln [Distribution of radio waves]. M.: Communication, 1972. 336 p. (In Russian)
29. Nikolashin Ju.L., Miroshnikov V. I., Budko P. A., Zhukov G. A. The "Intellekh" PJSC geographically distributed test bench (stand) and the new possibilities of RDT&E for creation of the next-generation communication systems. Marine Radio electronics. 2016. No. 3. Pp. 50-55. (In Russian)
30. Kaplun D.I., Klionskiy D. M., Olejnik A. L., Voznesenskiy A. S., Zhu-kova N. A., Gulvanskiy V. V., Petrovsky A. A. Application of polyphase filter-banks to tasks of wideband monitoring. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2013. No. 3. Pp. 38-43. (In Russian)
31. Miroshnikov V.I., Budko P. A., Zhukov G. A. Kompensatory pomeh dlja PPRCh radiolinij dekametrovogo diapazona voln [Hindrances compensators for PPRCh of decameter wave band radio lines]. Tekhnika sredstvsvyazi [Equipment of communication means]. 2018. No.7 (146). Pp. 8-20. (In Russian)
32. Zhukov G. A. Ocenka vzaimnoj korreljacii oshibok pri neop-timal'nyh metodah obrabotki signalov s maksimal'noj izbytoch-nost'ju [Mutual correlation assessment of mistakes at non-optimal signals processing methods with the maximum redundancy]. Teh-nika sredstv svjazi. Seriay Tehnika provodnoj svjazi [Equipment of communication means. Technology of wire communication]. 1987.
No. 2. Pp. 45-56. (In Russian)
33. Clark G.C., Cain J. B. Error-Correction Coding for Digital Communications. New York and London: Plenum Press, 1981, 432.
INFORMATION ABOUT AUTHORS:
Miroshnikov V.l., PhD, Full Professor, Chief Designer of Public Joint Stock Company "Information Telecommunication Technologies"; Budko P.A., PhD, Full Professor, Scientific Secretary of Public Joint Stock Company "Information Telecommunication Technologies"; Zhukov G.A., PhD, Docent, Chief Designer Adviser of Public Joint Stock Company "Information Telecommunication Technologies".
For citation: Miroshnikov V.I., Budko P.A., Zhukov G.A. The main directions of development of meteor communication. H&ES Research. 2019. Vol. 11. No. 4. Pp. 30-47. doi: 10.24411/2409-5419-2018-10277 (In Russian)
НПЦ ИРС
Научно-производственный центр Информационных региональных систем
► npcirs.ru
Закрытое акционерное общество "Научно-производственный центр информационных региональных систем" является предприятием, разрабатывающим автоматизированные системы специального назначения.
Основными направлениями нашей деятельности являются:
- проектирование, создание и ремонт автоматизированных систем управления и их составных частей, систем обработки данных, программного обеспечения, информационных систем для государственных организаций и коммерческих компаний;
- разработка общесистемного и прикладного ПО, внедрение и сопровождение информационны!! систем;
- защита информации в системах управления, локальных вычислительных сетях, программно-аппаратных комплексах, телекоммуникационных системах;
- производство и поставка технических средств, в офисном и защищенном исполнении;
- создание, внедрение и сопровождение оперативных и учетных систем любой сложности;
- анализ автоматизированных систем на предмет разработки к ним классификаторов и нормативно-справочной информации;
- разработка проектов и создание глобальных, корпоративных, локальных телекоммуникационных систем и структурированных кабельных сетей.
Создаваемые предприятием средства (комплексы средств автоматизации, программные и программно-информационные комплексы, информационные изделия) эксплуатируются в различных государственных органах: в органах военного управления Министерства обороны РФ, а также на предприятиях, в организациях, в органах местного самоуправления субъектов РФ, занимающихся воинским учетом.
Научные исследования в сфере КНСИ позволяют нам качественно анализировать автоматизированные системы и разрабатывать к ним классификаторы и нормативно-справочную информацию.
^ НПЦ ИРС
► npcirs.ru
Телефон: 8(800)100-40-90 E-mail: [email protected]
