Подход к оценке качества связи в зоне обслуживания системы подвижной радиосвязи "Омск"

Алешин Михаил Геннадьевич; Смаровоз Михаил Викторович

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 4 / 2018.

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 621.396.2

Михаил Геннадьевич Алешин,

канд. техн. наук, Михаил Викторович Смаровоз,

Академия ФСО России, г. Орёл, РФ E-mail: smarovoz95@mail.ru

ПОДХОД К ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА СВЯЗИ В ЗОНЕ ОБСЛУЖИВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ «ОМСК»

Аннотация

Представлен подход к оценке качества связи в радиоканале в зоне обслуживания системы подвижной радиосвязи «Омск». Предлагается устанавливать соединение с абонентскими радиостанциями без участия коммутационного оборудования с помощью анализатора интерфейсных стыков телекоммуникаций. С целью формирования и детектирования сигналов в каналах управления применен алгоритм Герцеля, как специальная реализация дискретного преобразования Фурье в форме рекурсивного фильтра.

Ключевые слова Зона обслуживания, качество связи, абонентская радиостанция, дискретное преобразование Фурье, алгоритм Герцеля.

Система подвижной радиосвязи (СПРС) «Омск» предназначена для предоставления услуг закрытой телефонной связи абонентам, находящимся на специально оборудованных транспортных средствах либо на стационарных объектах, при отсутствии линий привязки данных объектов к сетям связи. Данная система разработана Омским производственным объединением (ОмПО) «Радиозавод им. А.С. Попова» (РЕЛЕРО), г. Омск.

СПРС «Омск» (см. рис. 1) обеспечивает автоматическое соединение абонентских радиостанций (АР) через радиоканалы базовых станций (БС), каналы комплекса управления и мультиплексирования (КУМ) с каналами коммутационного оборудования (КО) и каналами спецаппаратуры (СА).

К «подвижным» абонентам Ж А

К «стационарным» абонентам

СА

КО

j 4,8 кбит/с I СА 1

К другим сетям связи

Рисунок 1 - Структурная схема СПРС «Омск»

-( 6 )-

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 4 / 2018.

В качестве информационных каналов СА выступают цифровые потоки со скоростью 4,8 кбит/с по стыку С1-ФЛ-БИ. Управление соединением между КО и КУМ осуществляется по каналам тональной частоты (КТЧ) в виде комбинации сигналов заданной частоты.

КУМ управляет соединениями между БС и АР по радиоканалу, при этом для установления соединения по информационным каналам СА требуется наличие КО. В соответствии с возможностями СПРС «Омск» в случае отсутствия КО в штатном режиме установить соединение и, тем самым, проверить качество связи в зоне обслуживания не представляется возможным. В связи с этим разработка технических предложений по управлению соединением с АР, которые обеспечат информационный обмен без участия КО и анализ качества связи в радиоканале, является актуальной научной задачей. С целью отображения зоны обслуживания СПРС «Омск» на цифровой карте местности необходимо включить в состав АР приемник сигналов спутниковой навигации.

Рассматривались следующие способы решения поставленной задачи:

1. Установка контрольного приёмника в подвижном объекте. Данный метод является наиболее простым, однако имеет существенный недостаток - оценка соотношения сигнал-шум производится только в прямом канале.

2. Дооборудование АР дополнительным модулем оценки качества связи в радиоканале. Для этого к АР подключается анализатор информационных стыков телекоммуникаций «АИСТ», а к КУМ -звуковая плата ПЭВМ. В КУМ устанавливается шлейф, с помощью которого анализатор «АИСТ» осуществляет контроль качества в дуплексном канале связи. При этом подходе связь с АР осуществляется без СА и КО.

Команды управления передаются в виде частотных посылок или их комбинации (не более трех одновременно). Анализ значений, используемых для передачи команд [2], позволил выявить закономерность в определении номиналов ТЧ в виде выражения:

/к = 996 + к • 34, где к е(1;28).

Таким образом, для управления соединениями с АР при отсутствии КО необходимо в некотором внешнем устройстве решить следующие задачи:

- формирования сигналов ТЧ, содержащих не более трех составляющих;

- детектирования сигналов ТЧ, содержащих не более двух составляющих.

Для решения данных задач предлагается использовать ПЭВМ с установленной звуковой платой, а процессы формирования и детектирования реализовать программным способом. Дополнительно в программе должен быть реализован общий алгоритм взаимодействия меду КО и КУМ.

Реализация процессов формирования сигналов, содержащих несколько тональных составляющих, не вызывает больших сложностей. Решение задачи детектирования сигналов ТЧ требует применения методов цифрового спектрального анализа (ЦСА), позволяющих оценить спектр анализируемого сигнала.

В современной практике цифровой обработки сигналов применяется большое разнообразие методов ЦСА, из которых для решения задачи детектирования был выбран Алгоритм Герцеля, как специальная реализация дискретного преобразования Фурье в форме рекурсивного фильтра

Данный алгоритм относится к методам непараметрического ЦСА на основе методов цифровой фильтрации. Алгоритм Герцеля представляет собой цифровой фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтр) второго порядка с двумя действительными коэффициентами в цепи обратной связи и одним комплексным коэффициентом в цепи прямой связи.

Алгоритм Герцеля широко применяется для детектирования и декодирования двухтональных многочастотных сигналов (.ОТМ^-сигналов), используемых при тональном наборе телефонного номера и представляет собой цифровой фильтр с бесконечной импульсной характеристикой (БИХ-фильтр) 2-го порядка с двумя действительными коэффициентами в цепи обратной связи и одним комплексным коэффициентом в цепи прямой связи (рис. 2).

-( " )-

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 4 / 2018.

'-к

Q

l y

2cos(2Pk)

1

z' -1

Г

z -2

-1

>

Рисунок 2 - Структурная схема фильтра, реализующего алгоритм Герцеля Передаточная характеристика алгоритма Герцеля имеет вид:

н (,)=■

W- -z-1

1-а • z 1 + z 2

(1)

где а = 2 cos

'2p — k

v N у

- вещественный коэффициент в рекурсивной части фильтра; ^

-k

N

комплексный коэффициент в прямой части фильтра, полученный на предыдущем шаге; z г ^ значения входного сигнала соответственно один и два шага назад. Формула вычисления промежуточных значений фильтра □ (г)

у(г)=з(г) + а - у(Г -1) - \(т - 2) (2)

где s(r) - текущий отсчёт сигнала на входе звуковой платы.

Спектральная плотность мощности анализируемой частоты / определяется как отношение энергии отсчёта, к полной энергии сигнала

E =

fv(r -1) • cos(2p/k) - v(r - 2)

Fd

2

(

+

Л

v(r -1) • sin(2p/k)

Fd ,

2

(3)

s 2(r)

С помощью представленной последовательности определяется уровень энергии, при котором передаваемая несущая фиксируется не как шум.

Реализация алгоритма Герцеля позволила разработать программное обеспечение управления соединением с АР без участия коммутационного оборудования.

Для автоматизации оценки качества зоны обслуживания БС будет использоваться мобильная лаборатория по оценке качества, где установлена ПЭВМ контроля, которая включает в себя: АР; анализатор «АИСТ»; Приемник ГЛОНАСС; Ноутбук с загруженной цифровой картой местности.

Мобильная лаборатория размещается в транспортном средстве (легковом автомобиле), это позволит производить оценку качества связи на основании показания вероятности ошибки. Одна из трех псевдослучайных последовательностей, формируемая в анализаторе «АИСТ», передается АР с помощью кабеля и интерфейса Л£-232, а далее по радиоканалу к БС, затем по проводному каналу к КУМ, в котором установлен шлейф. Далее ПСП передается в обратном порядке, на экране анализатора отображается вероятность ошибки составного канала связи. На основании полученных значений вероятностей ошибки, а также используя координаты нахождения специально оборудованного подвижного объекта, полученные с помощью приемника ГЛОНАСС, в ноутбуке происходит отображение зон обслуживания БС на цифровой карте местности.

i '» У

СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 4 / 2018.

Рисунок 3 - Структурная схема оценки качества связи в зоне обслуживания

Реализация алгоритма Герцеля позволила разработать программное обеспечение управления соединением с АР и тем самым установить соединение без участия КО. В свою очередь установка шлейфа в КУМ и подключение анализатора «АИСТ» к АР позволили оценивать качество связи в радиоканале. В результате дооборудования АР приемником спутниковой навигации появилась возможность создания мобильной лаборатории по оценке качества связи в зоне обслуживания СПРС «Омск». Список использованной литературы:

1. Система радиально-узловой связи «Омск»: Руководство по эксплуатации. - Омск, 2006 . - 51 с.

2. Комплекс управления и мультиплексирования (КУМ): Руководство по эксплуатации. - Омск, 2006. - 90 с.

3. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: Уч. пособие для вузов. - СПб.: Питер, 2002. - 608 с.

4. Gerald Goertzel An Algorithm for the Evaluation of Finite Trigonometric Series. The American Mathematical Monthly, Vol. 65, No. 1, Jan., 1958, pp.34-35.

5. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 448 с.

УДК 621.3.07

Ланцев В.Ю.

Студент 2 курса магистратуры МГТУ им. Н.Э. Баумана,

г. Москва, РФ E-mail: vladislavii47@gmail.com Научный руководитель: Кузин Ю.Р. Доцент МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, РФ E-mail: student.sm7@gmail.com

СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИВОДОМ ТОРМОЗА ШАССИ БПЛА

Аннотация

В работе рассмотрен процесс проектирования системы управления приводом торможения шасси БПЛА самолетного типа.

Данный привод включает в себя асинхронный электродвигатель и механическую передачу, преобразующую вращение вала двигателя в поступательное движение рабочей поверхности. Формируя определенный момент на валу двигателя, можно добиться соответствующего усилия на рабочей поверхности, которое затем передается на тормозной диск колеса. В итоге скорость вращения колес уменьшается и происходит торможение летательного аппарата на взлетно-посадочной полосе.

Текст научной работы на тему «Подход к оценке качества связи в зоне обслуживания системы подвижной радиосвязи "Омск"»