CC BY
92
18 января 2012 r. 2:28
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
Расчет помехоустойчивости широкополосных ионосферных радиолиний с применением шумоподобных сигналов на основе данных прогнозирования
Рассмотрена помехоустойчивость широкополосных ионосферных радиолиний при применении сигналов с расширением спектра прямой последовательностью (Direct Sequence Spread Spednjm — DSSS, шумоподобные сигнал»)) на основе данных о прогнозе распространения радиоволн. Учтены дисперсионные искажения сигналов и фильтрация сигналов на приемной стороне в полосе частот, ширина которой заведомо меньше, чем ширина полоса основного лепестка спектра сигнала. Показано, что указанная фильтрация позволяет снизить пагубное воздействие дисперсионных искажений сигналов и, в результате, повысить помехоустойчивость радиолинии. Достоверность теоретических результатов подтверждена моделированием на ПЭВМ с применением имитационной модели ионосферного канала, использующей данные прогноза распространения сигнала.
Лобов Е.М.,
аспирант кафедры РТС МТУСИ, м.н.с. НИО-48 МТУСИ
Косилов И.С,
м.н.с. НИО-48 МТУСИ
В настоящее время существует актуальная *алача передачи ланных по широкополосным ионосферным радиоканалам. Для ионосферного канала связи характерны: не-стаиионарность. сложная помехоная обстановка, многолучевое распространение и дисперсионные искажения сигналов. Частотная дисперсия, пожалуй. - наиболее существенное препятствие для работы широкополосных радиосистем передачи информации в дскаметровом диапазоне. '>то обусловило появление ряда работ, посвященных исследованию дисперсионных характеристик ионосферных каналов и методов коррекции дисперсионных искажений, построению моделей широкополосных каналов, а также работ по исследованию прохождения широкополосных сигналов через упомянутые каналы, например (1*3).
С другой стороны анналы с расширением спектра прямой последовательностью обычно применяются в условиях тяжелой помеховой обстановки, когда уровень шума может существенно превышать уровень полезного сигнала, и эфир может быть забит различными помехами. Системы связи с сигналами типа ПЯИИ также могут эффективно бороться с многолучевым распространением сигналов, и работать в одно время и в одном частотном диапазоне |4].
Представляет интерес исследовать помехоустойчивость широкополосных ионосферных радиолиний при применении I)SSS-cигналoв на основе данных о прогнозе распространения радиоволн и провести соответствующее имитационное моделирование.
Влияние частотной дисперсии радиоканала на его помехоустойчивое гь при рас прост ранении простых широкополосных радиоимпульсов исследовано в [3|. В качестве модели широкополосного ионосферного канала была принята модель протекающего фильтра с нелинейной ФЧХ из [I]. Обычно, принимаемый сигнал фильтруют на приемной стороне в полосе частот уже, чем ширина основного лепестка спектра сигнала. Можно показать, что отношение сигнал/шум на выходе согласованного фильтра с учетом дисперсионных искажений и указанной выше фильтрации определится выражением:
(1)
щ
глс = Re
df - среднее значе-
ние уровня напряжения сигнала на выходе согласованного 68
фильтра. //(/) и <р{/) - соответственно ЛЧХ и ФЧХ ионосферного канала (рассматриваем 1 луч), 5,(/) -спектральная плотность комплексной огибающей передаваемого сигнала, IV - фильтруемая полоса. <у* и М0 — соответственно дисперсия и спектральная плотность
- энергия сигнала.
дисперсия
ш,12
мощности шума. ^ в
W-
шнрина
основною
пестка спектра.
П 2
£„ - ||5 (/)|:с// “ энергия передаваемого сигнала, сконцентрированная в полосе частот IV . На основе (I) можно ввести коэффициент энергетических потерь
(2)
Коэффициент энергетических потерь показывает насколько ухудшается энергетика радиолинии вследствие дисперсионных искажений передаваемою сигнала и фильтрации его в полосе частот, заведомо более узкой, чем ширина основною лепестка сю спектра.
При осуществлении согласованного приема широкополосною сигнала, боковые спектральные компоненты из-за нелинейной ФЧХ канала складываются в протнво-фазс с другими спектральными компонентами. В этом случае устранение этих компонент путем фильтрации может улучшить качество прибма. Однако при фильтрации уменьшается мощность сигнала. Результатом компромисса указанных противоречивых факторов является оптимальное значение полосы фильтрации, при которой обеспечивается максимальная для заданных условий помехоустойчивость.
Рассмотрим данные прогноза для трассы Москва-Омск на 11 октября 2010 9:00 иТС, полученные в НИО-48 НИЧ МТУСИ с помощью ПО «Прогноз». На рисунке I изображены кривые частота-задержка г наклонного распространения (дисперсионные характеристики. ДХ) для всевозможных слоев ионосферы и компонент распространения указанной трассы.
Прогнозируемые кривые аппроксимировались полиномом степени не выше 5 в полосе часгот сигнала:
г(/)«5>.</-/,)’- (4>
- рабочая частота ФЧХ канала вычислялась как интеграл от полученною полинома г(/). аппроксимирующего спрогнозированную кривую частота-задержка. Нормированная АЧХ канала оценивалась по прогнозируемому уровню напряженности электрического поля вблизи антенны приемника.
Т-Сотт, #11-2011
