CC BY
25
Журавлёв Д.В., Лебедев А.А. ©
Кандидат технических наук Военной академии связи
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОЗАЩИЩЁННОСТИ РАДИОЛИНИИ СПУТНИКОВОЙ
СВЯЗИ
Аннотация
В статье рассмотрен способ повышения помехозащищенности радиолинии спутниковой связи, который может быть использован в дуплексных радиолиниях с псевдослучайной перестройкой частоты большой протяженности.
Ключевые слова: псевдослучайная перестройка рабочей частоты, информационный бит, вероятность ошибки
Keywords: Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS), information bit, probability of error.
Целью разработки способа является повышения помехоустойчивости приема дискретной информации в радиолиниях с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты большой протяженности.
Поставленная цель достигается тем, что на передающем конце радиолинии формируют пакеты информации путем деления информационного сигнала на блоки заданной длины, перестраивают несущую частоту передатчика на частоту, соответствующую коду псевдослучайной последовательности, модулируют несущую частоту передатчика и излучают радиосигнал с N -кратным повторением каждого информационного бита, который передается на K частотных позициях в Т временных интервалах. При равновероятном выборе частотных позиций сигнала с ППРЧ вероятность попадания на частоту, занятую помехой, будет определяться выражением
Pп =
где m - число частот, забитых помехой; К - общее число частот, выделенных для ППРЧ.
Для повышения помехоустойчивости радиолинии с ППРЧ применяется N кратное повторение информационного бита (рис. 1).
Рис 1 - Иллюстрация поясняющая принцип формирования пакета на передачу при ППРЧ
На приемном конце радиолинии принимают переданный радиосигнал, преобразуют его на промежуточную частоту, усиливают и демодулируют. Принятый сигнал поступает на коррелятор, где определяются корреляционные пики. Значение пика АКФ на выходах корреляторов сравнивается с пороговым значением (рис.2).
© Журавлёв Д.В., Лебедев А.А., 2013 г.
F
Рис 2. Работа коррелятора по выделению информационного бита
После выделения информационного бита по мажоритарной схеме, вычисляют вероятность
ошибки приема N повторенного одиночного бита р^ш. Далее ранжируют принятые значения
одиночного бита в соответствии с величинами их вероятностей ошибок. Данная схема представляет собой сравнивание между собой принятых сигналов, и выбор среди них сигнала с наименьшей вероятностью ошибки (рис.3).
Способ передачи дискретной информации в радиолинии с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты
1
0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
Т1
Т2
Т
Рис 3. Принятие решения по вероятности ошибки
Если вероятность ошибки приема бита на различных частотах в различные временные промежутки одинакова и равна Рош1, то вероятность ошибочного приема бита при мажоритарном декодировании равна
М . . 0 м _ .
р (М) = е СМ 1 рош1 ^ (1 - рош1)
^ош^".' М +1
I-
2
О
где М - число повторений информационного бита; Рош1 - вероятность ошибки бита при
I М!
однократном приеме; См = ,-ТТ - число сочетаний из М по I .
л(М - I)!
Но в реальных радиолиниях вероятность ошибки приема бита на разных частотах различна. В этом случае для вычисления вероятности ошибки при мажоритарном декодировании необходимо решить переборную задачу. Например при N = 3 вероятность ошибочного приема бита определяется выражением:
Рош(3) = рош 1 рош 2 рош 3 + (1 рош 1) рош 2 рош 3 +
+ рош 1(1 рош 2) рош3 + рош 1рош 2(1 - рошз)
Возможность технической реализации.
Допустимая временная задержка речевого сигнала в спутниковой линии составляет 0.3 секунды. Время передачи одного информационного бита при быстрой псевдослучайной перестройке рабочей частоты 0.02 секунды. Отсюда становится ясно, что Т:+Т2+Т3<0.3, тогда Т1=Т2=Т3=0.1. В каждом временном периоде, возможно передать до 5 информационных битов (рис. 4).
F [кГцЬ
Т1
4.—
11 I
— I—|
Т2
_|_1_
t1 t2 13
4—|_
3 1 I
11
Т3
I I I I I I
I I
11 12 ^ ВреМ
2
т
1
т
2
1
3
2
3
2
1
Рис 4. Пример передачи трех информационных битов
Проведенные расчеты показывают, что в зависимости от вероятностей ошибок на отдельных частотах целесообразно исключать их из принятия решения о принятом бите. Использовать параллельно с декодированием по всем N повторов бита, также по N - 2 повторов взятых по лучшим вероятностям ошибок одиночного приема бита, 3 лучших повторов. Определять вероятности ошибок рош(М) для каждого декодирования. Решение о принятом бите принимается в результате
сравнивания вероятностей ошибок, по минимальной. Далее все тем же мажоритарным способом определяется минимальная вероятность ошибки в разные временные интервалы и выводим сигнал
Данный способ позволит значительно повысить уровень помехозащищенности соединительной линии, так как вероятность принятия сигнала с ошибкой на различных частотах в разные временные промежутки мала.
Литература
1. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. Под ред. Г.И. Тузова.- М.: Радио и связь, 1985, стр. 51, 52, 210 - 212.
2. Адресные системы управления и связь. Под ред. Г.И. Тузова.- М.: Радио и связь, 1993, стр. 35, рис. 2.4 и 2.5.
3. Цифровые радиоприемные системы. Под ред. М.И. Жодзинского.- М.: Радио и связь, 1990, стр. 128 - 129.
