CC BY
261
УДК 621.396.24
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА РАДИОСВЯЗИ В КВ-ДИАПАЗОНЕ
С. П. Селиванова Научный руководитель - В. Г. Сомов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Е-mail: [email protected]
Приводятся способы повышения качественных показателей радиосвязи в КВ-диапазоне, с учетом особенностей распространения радиоволн в ионосфере.
Ключевые слова: коротковолновая система связи, дискретные сообщения, ионосферный канал. IMPROVEMENT OF RADIO COMMUNICATIONS QUALITY IN THE HF BAND
S. P. Selivanova Scientific supervisor - V. G. Somov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
In this paper some ways for improving the quality indicators in the HF radio band, with considération of features of radio wave propagation in the ionospheric channel are considered.
Keywords: HF communication system, discrete messages, ionospheric channel.
Коротковолновая (КВ) радиосвязь обладает рядом свойств, которые в определенных условиях делают ее незаменимой. В частности, повреждение промежуточных станций радиорелейных линий (например, при стихийных бедствиях), выход спутника из строя и т.д. могут привести к частичному или к полному нарушению функционирования общегосударственной сети на значительных участках территории. В подобных условиях КВ-связь может быть восстановлена в кратчайшие сроки при наименьших затратах. При возникновении катастрофической ионизации атмосферы системы КВ-связи нарушаются не в большей степени, чем другие радиотехнические устройства, однако адаптируются и восстанавливаются значительно быстрее.
В настоящее время количество передаваемых дискретных сообщений непрерывно увеличивается, что диктует необходимость использования для передачи данных не только специально выделенные каналы, но и каналы с более низким качеством (каналы с коммутацией), а также радиоканалы различного вида.
Современный этап развития КВ-радиосвязи характеризуется существенной реконструкцией технических средств связи, полной ее автоматизацией с адаптацией к изменяющемся условиям распространения радиоволн и помеховых ситуаций, что вызывает необходимость детального учета особенностей распространения радиоволн в нестационарной диспергирующей анизотропной среде.
Задача разработки и внедрения адаптивных алгоритмов, учитывающих особенности ионосферного распространения радиоволн и помеховых ситуаций может быть решена с использованием фазированных антенных решеток. Предлагается создание мощной приемо-передающей станции (базовой станции) и сети переферийных станций, достаточно простых в использовании и минимизированных по цене. Для оперативного контроля распространения радиоволн на трассе радиосвязи и реализации разработанных алгоритмов в составе базовой станции необходимо выделить канал вертикального и канал возвратно-наклонного зондирования.
Оценка энергетических соотношений в канале передачи информации показала, что если обеспечить распространение радиоволн через зону фокуса (увеличение амплитуды сигнала в пункте приема равно 10 дБ), то дальность радиосвязи D = 1 000 км будет реализована при мощности пере-
Секция «Электронная техника и технологии»
датчика Рп « 1 Вт. При использовании фокусирования электромагнитной энергии на неоднородностях ионосферы (4.. .9 дБ) требуемая мощность передатчика соответствует значениям Рп « 17,4.. .2,6 Вт [1].
Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что при использовании шумоподоб-ной модуляции и соответствующем выборе базы сигнала можно осуществлять передачу сообщений на всех частотах КВ-диапазона, обеспечивая электромагнитную совместимость и скрытность передаваемой информации. Для ослабления воздействия многолучевого характера распространения можно использовать: корректирующее кодирование, разнесенного по пространству или по частоте приема, сложные антенные системы для выделения одного или небольшого числа лучей путем селекции сигналов по времени или углу прихода, использование широкополосных сигналов. Применение шумо-подобных широкополосных сигналов, обеспечивает помехоустойчивость систем при флуктуацион-ном шуме не ниже помехоустойчивости узкополосных систем с равной энергией используемых сигналов. В многолучевых каналах, в каналах с импульсными и сосредоточенными помехами надежность и эффективность широкополосных систем может существенно превышать характеристики узкополосных систем. Главным преимуществом использования широкополосных сигналов является то, что они дают возможность разделить в точке приема суммарный многолучевой сигнал на отдельные лучи-сигналы, имеющие свой путь распространения.
Обоснована целесообразность адаптивного управления поляризацией сигналов за счет введения системы частотного слежения за их уровнем. Расчеты показывают, что при дальности скачка 1500...2000 км для изменения плоскости поляризации падающей волны на ортогональную достаточно изменить частоту излучаемого сигнала порядка на 130 кГц.
Разработанный способ адаптивного управления поляризацией радиоволн, реализованный за счет введения системы частотного слежения за уровнем сигнала позволяет увеличить отношение сигнал/шум не менее чем в два раза и снизить вероятность ошибки передачи информации в 3 раза [2].
Проблема увеличения скорости передачи информации по ионосферному каналу решена в случае реализации многоканального принципа построения радиостанции. Для обеспечения передачи дискретных сообщений с использованием фокусирующих свойств среды распространения разработан способ определения фокусирующих зон, основанный на использовании метода возвратно-наклонного зондирования [3]. Сущность способа заключается в следующем.
1. Предварительно излучают серию радиоимпульсов на дискретных частотах с шагом соизмеримым с полосой пропускания приемника в диапазоне частот / = 0,95, /МПЧ .0,7, /МПЧ, где /МПЧ -максимально применимая частота.
2. Принимают отраженный сигнал ВНЗ на этих частотах и измеряют дистанционно-частотную (ДЧХ) и амплитудно-частотную (АЧХ) характеристики путем фиксации групповой задержки лучей и амплитуд на излученных частотах.
3. Используя ДЧХ и АЧХ, определяют распределение амплитуды сигнала, отраженного от земной поверхности, групповую задержку лучей ЯМ, рабочую частоту / соответствующих максимальному отношению сигнал / помеха на выходе приемного устройства.
4. Определяют угол прихода максимума отраженного сигнала апр .
5. Излучают радиосигнал под углом 0 = апр на измеренной частоте / , соответствующей максимальному отношению сигнал / помеха, тем самым, обеспечивая работу радиостанции в области фокусирования радиоволн на требуемой дальности.
На основании обобщения, систематизации и анализа результатов предложены методы и технические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в решение задачи повышения качества передачи дискретных сообщений в коротковолновом диапазоне радиоволн, а именно:
1. Предложено техническое решение, обеспечивающие адаптивное управление поляризацией коротких радиоволн за счет введения системы частотного слежения за уровнем сигнала. Разработанное устройство позволяет увеличить отношение сигнал/шум не менее чем в 2 раза, что позволяет уменьшить вероятность ошибки в 3 раза.
2. Разработан способ определения фокусирующих зон ионосферы методом возвратно-наклонного зондирования и их использование при передаче дискретных сообщений. Реализация предложенного способа позволяет увеличить отношение сигнал/шум на 10.15 дБ в точке фокуса, и на 4.9 дБ при фокусировании коротких радиоволн на неоднородностях ионосферы.
Библиографические ссылки
1. Сомов В. Г., Тяпкин В. Н., Леусенко В. А., Шайдуров Г. Я. О влиянии нелинейных и фокусирующих свойств ионосферы на качественные показатели радиолокации в декаметровом диапазоне радиоволн // Радиотехника и электроника. 2003. Т. 48, № 8. С. 1-10.
2. Хазан В. Л. Математические модели дискретных каналов связи декаметрового диапазона радиоволн : учеб. пособие / ОмГТУ. Омск, 1998. 106 с
3. Алимов В. А., Ерухимов Л. М., Караванов В. С., и др. Исследование неоднородной структуры ионосферы методом наклонного зондирования // ЦИОНТ ПИК ВИНИТИ № 17. С. 102-110.
© Селиванова С. П., 2015
