CC BY
53
23 декабря 2011 r. 11:33
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
Расчет помехоустойчивости широкополосных ионосферных радиолиний с применением шумоподобных сигналов на основе данных прогнозирования
Косило* И.С., инженер 1 *ой категории НИО-48 НИЧ МТУСИ
kosilovis@mail.ru
Лобов Е.М.,
аспирант кафедры РТС, м.н.с. НИО-48 НИЧ МТУСИ
moandor2006@yandex.ru
Рассмотрена помехоустойчивость широкополосных ионосферных радиолиний при применении сигналов с расширением спектра прямой последовательностью (Direct Sequence Spread Spedrum — DSSS, шумоподобные сигналы) на основе донных 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, ислальзующвй данные прогноза роатространвния сигнала.
В настоящее время существует актуальная задача передачи данных по широкополосным ионосферным радиокано-лом Для ионосферного конала связи характерны: нестацио-нориость, сложная помеховая обстановка, многолучевое распространение и дисперсионные искажения сигналов. Частотная дисперсия, пожалуй, - наиболее существенное препятствие для работы широкополосных радиосистем передачи информации в декаметро вом диапазоне. Это обусловило появление ряда работ, посвященных исследованию дисперсионных характеристик ионосферных каналов и методов коррекции дисперсионных искажений, построению моделей широкополосных каналов, о также работ по исследованию прохождения широкополосных сигналов через упомянутые каналы, например [ 1 *3].
С другой стороны сигналы с расширением спектра прямой последовательностью обычно применяются в условиях тяжелой помеховой обстановки, когда уровень шума может существенно превышать уровень полезного сигнала, и >фир может быть забит различными помехами. Системы связи с сигналами типа ЭБЭБ также могут эффективно бороться с многолучевым распространением сигналов, и работать в одно время и в одном чостотном диапазоне (4).
Представляет интерес исследовать помехоустойчивость широкополосных ионосферных радиолиний при Применении ОБЭЭ-сигналов но основе данных о прогнозе распространения радиоволн и провести соответствующее имитационное моделирование
Влияние чостотной дисперсии радиоканала но его помехоустойчивость при распространении простых широкополосных радиоимпульсов исследовано в [3]. В качестве модели широкополосного ионосферного конала была принята модель пропускающего фильтра с нелинейной ФЧХ из [1]. Обычно, принимаемый сигнал фильтруют на приемной стороне в полосе чостот уже, чем ширина основного лепестка спектра сигнала. Можно показать, что отношение сигнал/шум но выходе согласованного фильтра с учетом дисперсионных искажений и указанной выше фильтрации определится выражением
(и
2^, -Щ (jL
NaEu N0 1 U"A,.
, = Re| Jtf (/У'^.СЛГJ*jT -
среднее значе-
ние уровня напряжения сигнала на выходе согласованного фильтра, Н(/) и <р(/) - соответственно АЧХ и ФЧХ ионосферного канала (рассматриваем 1 луч), Б,(/) - спектральная плотность комплексной огибающей передаваемого
сигнола, Н' - фильтруемая полоса, ст\ и - соответственно дисперсия и спектральная плотность мощности шума,
Еь = ~ энергия сигнола, И1', - ширина основ-
-Г./2
ЩГИ
ного лепестка спектра, £’Л| = - энергия пе-
-Г/2
редаваемого сигнала, сконцентрированная в полосе частот IV . На основе (1) можно ввести коэффициент энергетических потерь
' ‘“"-"Чад;) 1,1
Коэффициент энергетических потерь показывает насколько ухудшается энергетика радиолинии вследствие дисперсионных искажений передаваемого сигнала и фильтрации его в полосе чостот, заведомо более узкой, чем ширина основного лепестко его спектра
При осуществлении согласованного приёма широкополосного сигнала, боковые спектральные компоненты из-за нелинейной ФЧХ канала складываются в противофозе с другими спектральными компонентами. В этом случае устранение этих компонент путем фильтрации может улучшить качество приёма. Однако при фильтрации уменьшается мощность сигнала. Результатом компромисса указанных противоречивых факторов является оптимальное зночение полосы фильтрации, при которой обеспечивается максимальная для заданных условий помехоустойчивость.
Рассмотрим донные прогноза для трассы Москво-Омск но 11 октября 2010 9.00 иТС, полученные в НИО-48 НИЧ МТУСИ с помощью ПО «Прогноз». На рисунке 1 изображены кривые чостота-задержка Г наклонного распространения (дисперсионные характеристики, ДХ) для всевозможных слоев ионосферы и компонент рос простране ни я указанной троссы.
Прогнозируемые кривые аппроксимировались полиномом степени не выше 5 в полосе чостот сигнала:
ИЛ = !«,,</-/,)*• К - Ра6о,,оя ■тастота
«.О
(4)
ФЧХ канала вычислялась как интеграл от полученного полинома г(/). аппроксимирующего спрогнозированную кривую чостота-задержка. Нормированная АЧХ канала оценивалось по прогнозируемому уровню напряженности электрического поля вблизи антенны приемника.
Кок правило, оптимальной частотой для передачи информации является частота близкая к максимально применимой частоте (МПЧ). Максимально применимая частота
T-Comm, #9-2011
97
