CC BY
36<Тешетневс^ие чтения. 2016
3. Dmitriev D. D. Gladishev A. B., Tyapkin V. N., Fateev Yu. L. Hardware-Software Complex for Studying the Characteristics of GNSS Receiver // 2016 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2016. - National Research University "Higher School of Economics" Moscow; Russian Federation. May 12-14, 2016. Proceedings 7491665.
4. Signal generators modular multi-channel NI PXIe-5673E. Description of the measuring instruments // Annex
to the certificate № 53106 type approval of measuring instruments.
5. Chumadin A. Metody formirovaniya i analiza sverkhshirokopolosnykh signalov na baze oborudovaniya Keysight Technologies. // Sovremennaya elektronika. 2015. № 3. P. 52-54.
© Гладышев А. Б., Дмитриев Д. Д., Кремез H. С., Гарин Е. Е., 2016
УДК 004.722.45
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ЧАСТОТНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ
М. С. Демичев, К. Э. Гаипов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: maks15krs@gmail.com
Содержится краткое описание алгоритма получения математической модели распределения частотного ресурса в виде системы линейных уравнений, решение которой позволяет распределить выделенный частотный диапазон между каналами спутниковой Mesh-сети.
Ключевые слова: частотное планирование, mesh-сеть.
SOLUTION OF FREQUENCY PLANNING PROBLEM
M. S. Demichev, K. E. Gaipov
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: maks15krs@gmail.com
The research briefly describes an algorithm for obtaining a mathematical model of the frequency resource allocation in the form of a system of linear equations whose solution allows to distribute an allocated frequency band between channels of Satellite Mesh-Network.
Keywords: frequency planning, mesh-network.
Введение. Построение современных спутниковых сетей свези, как правило, не подразумевает межспутниковой передачи данных, так как основной задачей спутника связи является ретрансляция полученного сигнала от одной наземной станции к другой, на которых происходит маршрутизация информационных потоков. Очевидно, что с развитием технологий процесс маршрутизации и коммутации лучше вынести на спутник связи, тем самым сократится время доставки информации между источником и адресатом. Ещё одним преимуществом при взаимодействии спутников между собой является использование тех частотных диапазонов, которые невозможно использовать для связи спутник-наземная станция в силу особенностей распространения радиоволн через различные слои атмосферы и изменяющихся погодных условий. Подобного рода взаимодействия также могут возникать при отправке на орбиту роя наноспутников, которые должны взаимодействовать между собой. Естественным ограничением при организации такой спутниковой Mesh-сети является частотный диапазон, в котором совместно должны работать все спутники, и мощность передатчика, используемого для взаимодействия между спутниками. В связи с этим, предла-
гается алгоритм получения математической модели распределения частотного ресурса при ограниченной мощности передатчика и произвольном расположении спутников в пространстве.
Особенностью предлагаемого алгоритма является его возможность работать с сетями, содержащими большое число Mesh-станций, так как позволяет разбить исходную сеть на своего рода кластеры, которые анализируются базовым алгоритмом распределения частотного ресурса. Применение же базового алгоритма без кластеризации приводит к резкому увеличению числа операций для получения конечной системы уравнений.
Постановка задачи. Пусть даны S спутников и их координаты расположения в пространстве, зона действия передатчика каждого спутника или мощность излучения и диаграмма направленности, а также совместно используемый частотный диапазон F.
В данном алгоритме предполагается, что число связей у каждого спутника будет таким, сколько спутников находится в зоне его действия, ограничение на число передатчиков в данном алгоритме не предусмотрено и является дальнейшим развитием данного алгоритма.
Системы управления, космическая навигация и связь
Ход решения. Таким образом, пусть у каждого спутника будет Т5 передатчиков, тогда общее число передатчиков составит:
Т = Е ^ • (1)
Предлагаемый алгоритм позволяет определить передатчики, которые будут работать на одной частоте, таким образом, всю совокупность передатчиков Т можно будет разбить на N групп, передатчики, находящиеся в одной группе будут работать в некотором частотном диапазоне А/х таком, что
F =Е/• (2)
N
Если обозначить за А/п частоту передатчика, где I е (1..5) - номер передающего спутника; у е (1...5) -номер принимающего спутника; п е (1...Х) - номер группы, в которую входит этот частотный диапазон, то исходя из сказанного все А/у, имеющие одинаковый индекс п, равны между собой и равны соответственно А/. В результате можно получить следующую систему линейных уравнений:
р=Е/,
N (3)
Решением системы будет такое распределение частотных каналов для каждого передатчика, при котором будет обеспечиваться безинтерференционное взаимодействие спутников между собой с одновременным переиспользованием выделенного частотного диапазона.
Приведём краткое словесное описание алгоритма. Исходя из исходных данных построим табличную топологию сети, которую назовём матрицей приема-передачи. Оптимизируем матрицу приема-передачи на предмет исключения изолированных радиостанций. Матрицу приема-передачи разобьём на подматрицы. Из каждой подматрицы составим подматрицы одночастотных сигналов, которой описывают, какой сигнал может быть на одной частоте с другим сигна-
лом. Но эта матрица показывает комбинацию сигналов из двух элементов. Далее применяем алгоритм поиска одночастотных сигналов в каждой подматрицы одночастотных сигналов, найденные связки сигналов назовём «комбинации сигналов», каждые «комбинации», составленные из одночастотных сигналов, записываем в общий список комбинаций сигналов. В списке комбинаций сигналов ищем связующие комбинации, в результате поиска получаем список одночастотных сигналов, в который входят и отдельные сигналы. В списке одночастотных сигналов отображаются как отдельные сигналы, которые будут иметь индивидуальные полосы частот, так и сигналы, которые будут располагаться на одних и тех же частотах, что и является решением задачи.
Вывод. Предлагаемый алгоритм позволяет определить частотный план спутниковой Mesh-сети с произвольной топологией и большой размерностью, так как позволяет разбить исходную Mesh-сеть на совокупность более простых сетей, анализ которых можно провести, используя базовый алгоритм из [1]. Получив систему уравнений (3) и выбирая различные варианты значений AfN и исходя из различных критериев эффективности, можно получать различные варианты соединений спутников, тем самым синтезируя требуемую топологию под конкретную задачу.
Библиографическая ссылка
1. Демичев М. С. Решение задачи частотного планирования mesh-сетей // Научное сообщество студентов XXI столетия. Технические науки : сб. ст. по мат. XLIV междунар. студ. науч.-практ. конф.
Reference
1. Demichev, M. S. Solution of the problem of frequency planning mesh networks // Scientific community of students XXI century. Engineering SCIENCE: collection of articles on the Mat. XLIV Intern. stud. scientific.-pract. conf.
© Демичев М. С., Гаипов К. Э., 2016
УДК 621.396
АДАПТИВНЫЕ АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ С ЦИФРОВЫМ ФОРМИРОВАНИЕМ ЛУЧА*
Д. Д. Дмитриев1, И. Н. Карцан2
1 Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660041, Красноярск, просп. Свободный, 79 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. Красноярский рабочий, 31
E-mail: kartsan2003@mail.ru
Рассматривается выбор конфигурации, состав и алгоритм управления адаптивной цифровой антенной решетки.
Ключевые слова: адаптивная антенная решетка, помехоустойчивость, диаграмма направленности, командно-измерительный комплекс.
*Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашение от 03.10.2016 г. № 14.577.21.0220, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57716X0220).
