CC BY
27
пуассоновского потока скачков с последействием. Алгоритм фильтрации включает блок обнаружения и блок оценивания параметров последовательности скачков порождающего процесса. Показано, что оценки моментов скачков при определенных довольно общих условиях, накладываемых на импульсную реакцию, следует привязывать к моментам пуассоновских событий, фиксируемых в канале наблюдений. Проведено тестирование алгоритма фильтрации, подтвердившее высокие показатели качества его работы.
Литература
1. Патент на изобретение RU 2254592 C1. Способ локации цели (варианты) / Дунаев И.Б., Бокк Г.О. Заявка № 2003134395/09 от 28.11.2003; опубл.20.06.2005, Бюл. № 17. - 2 с.
2. Шорин О.А., Бокк Г.О. Снижение негативного влияния высоких значений пик-фактора сигналов в системе McWiLL // Экономика и качество систем связи, 2019. - № 1 (11). - С. 9-13.
3. Шорин О.А., Бокк Г.О. Аналитическое решение вариационной задачи Шеннона по определению оптимальной структуры сигнала в условиях ограничения пиковой мощности // Экономика и качество систем связи, 2018. - № 1 (7). - С. 30-39.
4. Шорин О.А., Бокк Г.О. Численные результаты решения вариационной задачи Шеннона определения оптимальной структуры сигнала в условиях ограничения пиковой мощности // Экономика и качество систем связи, 2018. - № 1 (7). - С. 3947.
5. Шорин А.О. Исследование и разработка методов повышения эффективности обслуживания трафика в системах мобильной связи: дис. ... к-та техн. наук: 05.12.13/ Шорин Александр Олегович. М., 2017. - 191 с.
6. Э. Сейдж, Дж. Мелса. Идентификация систем управления. - М.: Наука, гл. ред. Физ-мат литературы, 1974. - 248 с.
7. Трифонов А.П., Шинаков Ю.С. Совместное различение сигналов и оценка их параметров на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1986. - 264 с.
8. Шорин О.А. Методы оптимального распределения частотно-временного ресурса в системах подвижной радиосвязи: дис. ... д-ра техн. наук: 05.12.13 / Шорин Олег Александрович. М., 2005. - 351 с.
9. Trifonov A.P., Buteiko V.K., Bokk G.O. Efficiency of Testing of the Change in the Poisson Flow Intensity // Second IFAC Symposium on Stochastic Control. - Part II. -Vilnius, USSR. - May, 1986. - P. 249-254.
10. Бокк Г.О. Оптимизация ассемблерного кода БПФ, ориентированного на обработку OFDM сигналов сотовых сетей связи // Экономика и качество систем связи, 2017. - № 4 (6). - С. 40-51.
ВЫБОР НАИЛУЧШЕГО ПАРЦИАЛЬНОГО КАНАЛА ДАЛЬНЕЙ
КВ РАДИОСВЯЗИ
А.И. Рыбаков, Санкт-Петербургский государственный университет
телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, lexeus.r1@gmail.com;
Р.Е. Кротов, Санкт-Петербургский государственный университет
телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, ub1cag@yandex.ru;
С.А. Кокин, Санкт-Петербургский государственный университет
телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, sergeikokins@gmail.com.
УДК 654.02_
Аннотация. В статье представлены результаты исследовательской работы, целью которой явилось изучение и выбор существующих вариантов адаптации по параметрам передачи информации для снижения влияния недостатков коротковолновой радиолинии. На основе изучения доступных аппаратных средств для построения протяженных радиолиний был сделан вывод о том, что с ростом производительности программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), представляется возможной реализация технологии создания активной антенной решетки (ААР), состоящей из N-го количества независимых антенных модулей. Основная идея такой ААР состоит в оцифровке или генерации высокочастотного сигнала в непосредственной близости от антенны в составе антенных модулей.
Ключевые слова: радиотрасса; радиосвязь; декаметровые волны; цифровая обработка сигналов; аналогово-цифровой преобразователь; активная антенная решетка; коротковолновый диапазон; уровень сигнала; ионосфера; ионосферное прохождение; модель распространения.
CHOOSING THE BEST PARTIAL CHANNEL FURTHER
HF RADIO
Aleksei Rybakov, Saint Petersburg state university of telecommunications named Prof. M.A. Bonch-Bruevich;
Roman Krotov, Saint Petersburg state University of telecommunications named Prof. M.A. Bonch-Bruevich;
Sergey Kokin, Saint Petersburg state university of telecommunications named Prof. M.A. Bonch-Bruevich.
Annotation. The article presents the results of research work, the purpose of which was to study and select existing adaptation options for the parameters of information transfer to reduce the effect of shortcomings of a short-wave radio line. Based on the study of available hardware for constructing extended radio links, it was concluded that with the increase in the performance of programmable logic integrated circuits it seems possible to implement the technology of creating an active antenna array consisting of the N-th number of independent antenna modules. The main idea of such an AAA is to digitize or generate a high-frequency signal in the immediate vicinity of the antenna as part of the antenna modules.
Keywords: radio line; radio communication; decameter waves; digital signal processing; analog-to-digital converter; active antenna array; shortwave range; signal level; ionosphere; ionospheres' passage; distribution model.
Введение
В продолжительном прогнозе развития экономики Российский Федерации важная роль отводится освоению территорий Арктики, Сибири и Дальнего Востока, имеющих огромный ресурсный потенциал. При этом, важным элементом экономических районов остается инфокоммуникационная инфраструктура [1].
На сегодняшний день крупнейшим оператором магистральных сетей связи является ПАО «Ростелеком», обладающий мощной магистральной сетью связи в стране, по которому можно судить о развитии инфраструктуры в целом.
На рис. 1 представлена магистральная сеть ПАО «Ростелеком» [2], по ней можно оценить масштаб районов страны, не имеющих доступа к волоконно-оптическим линиям операторов связи.
Одним из вариантов обеспечения таких районов цифровой связью является коротковолновая радиосвязь.
Стремительное развитие технических средств позволяет наиболее эффективно использовать радиочастотный спектр и предоставляет возможность реализации относительно высокоскоростной передачи данных на дальние расстояния. Для этого абоненту не потребуется протяженная и требующая постоянного технического обслуживания инфраструктура, как, к примеру, ВОЛС.
¡р «Я™
т
Рисунок 1
Наряду с преимуществами, КВ-радиосвязь имеет и технические недостатки, которые требуется учитывать и проводить адаптацию параметров в некоторых случаях, а именно:
1. Нелинейность высокочастотных трактов радиоприемных (РПУ) и радиопередающих устройств (РПДУ), что может приводить к искажению фазо-частотных характеристик высокочастотных (ВЧ) трактов, что наиболее заметно в работе с широкополосными сигналами.
2. Неприемлемый алгоритм работы автоматической регулировки усиления старых моделей РПДУ, разработанных для работы с узкополосными аналоговыми сигналами.
3. Непостоянство состояния ионосферы и невозможность точного прогнозирования на временной промежуток в рамках предстоящего сеанса радиосвязи. Перемещающиеся неоднородности электронных концентраций вместе с изменением концентрации электронов самих слоев, изменяют высоты переотражения электромагнитной волны. Это приводит к флуктуации мощности огибающей и допплеровским смещениям на приемной стороне [3].
Задачей проводимого исследования явилось предложение технических решений минимизации недостатков КВ-радиосвязи и проведения адаптации параметров для разработки комплекса связи.
Метод решения
Так, при выборе вариантов адаптации по параметрам передачи и для снижения влияния недостатков коротковолновой радиолинии, целесообразно максимально эффективно использовать методы цифровой обработки сигналов.
Рассмотрим структурную схему типового адаптивного комплекса радиосвязи [4] (рис. 2).
Рисунок 2
Можно отметить, что процедуры адаптации по рабочей частоте, мощности РПДУ, выбору сигнально-кодовой конструкции не представляют из себя ничего нового и описаны в зарубежных стандартах связи, таких, как MIL-STD-188-110 (A,B,C), MIL-STD- 188-141C (A,B,C), HFDL (ARINC 635), STANAG 4538. В частности, реализованы они на таком оборудовании, как: Rohde & Schwarz M3SR Series4100, Codan 3012, 3112, 3212, RM50e HF Data modems, Rockwell Collins MDM Q9604, Harris Corp. RF-5800H-MP, RF-7800H-MP, AN/PRC-150(C), Rapid Mobile RM6, RM6-A, RM8, TC4.
В Российской Федерации единых стандартов адаптивных линий связи нет, среди отечественных разработок можно выделить следующие адаптивные комплексы радиосвязи: ААКТС «Пирс» (ПАО «РИМР»), «МКТС-1» (АО ОНИИП), «КТС ААРС» (ФГУП НИИР), «Ангара-5М» (АО «Егоршинский радиозавод»), «Нептун» (АО НИИ АСиКС «Нептун»), «Антей» (АО «Концерн «Созвездие»).
По результатам изучения доступных аппаратных средств для построения протяженных радиолиний можно сделать вывод, что с ростом производительности ПЛИС, на которых реализуется цифровая обработка сигналов и технических характеристик аналогово-цифровых преобразователей (АЦП), представляется возможным реализация технологии создания активной антенной решетки, состоящей из N-го количества независимых антенных модулей. Это является концептуальной задачей в решении вопроса адаптации информационно-
технических характеристик к постоянно изменяющимся параметрам ионосферного прохождения.
Основная идея такой ААР состоит в оцифровке или генерации высокочастотного сигнала в непосредственной близости от антенны, в составе антенных модулей.
Приемный сегмент комплекса радиосвязи представляется следующим образом (рис. 3):
Рисунок 3
Получается, что ВЧ сигнал, поступающий с антенны, фильтруется ФНЧ от бытовых помех и мощных вещательных станций, находящихся на частоте менее 1,5 МГц.
Малошумящий усилитель (МШУ) усиливает сигнал наведенный на антенну.
Блок АЦП оцифровывает всю полосу от 1,5 МГц до 30 МГц.
После чего, оцифрованный сигнал, при помощи медиаконвертера (МА), преобразуется в оптический и по ВОЛС передается в диаграмма-образующую систему (ДОС), основным вычислительным средством которого является ПЛИС
[5].
Поскольку оцифрованный ВЧ сигнал передается по независимым каналам, математический аппарат позволяет сдвигать фазу сигнала, поступающего с каждого антенного элемента, тем самым, формировать диаграмму направленности всей антенной решетки.
При таком решении задачи, мы получим следующие возможности:
• реализацию антенной системы с многолепестковой диаграммой направленности;
• использование разнесенного по частотам и пространству приема;
• возможность оперативно оценить качество радиолинии по ряду доступных частот при оцифровке всего КВ-диапазона;
76
реализацию приема по всему запасу доступных частот для значительного повышения скорости приема данных;
исключение потерь в аналоговых трактах, коммутаторах и разъемных соединителях, минимизация регламентных работ по поддержанию открытых электрических соединений;
минимизация воздействия электромагнитных помех на весь аналоговый приемный тракт;
возможность программными методами адаптировать антенные решетки (АР) под новые условия и обеспечить работоспособное состояние приемного комплекса в случае выхода из строя части элементов сети.
В таком варианте проведения адаптации и для выбора наилучшего парционального канала КВ радиосвязи передающий сегмент радиоцентра будет сформирован исходя из условий того, что передающая антенная решетка реализуется методом прямого цифрового синтеза с формированием высокочастотного сигнала, непосредственно, в каждом передающем антенном модуле. Передающие антенные модули строятся по схеме, представленной на рис. 4.
Для каждого передающего антенного модуля сигнал создается устройством формирования сигналов (УФС) индивидуально с заданной фазой и передается по ВОЛС. В медиаконвертере (МА) оптический сигнал преобразуется в цифровой и передается на блок ЦАП. Блок ЦАП формирует аналоговый высокочастотный сигнал, усиливаемый усилителем мощности (УМ), далее сигнал подается непосредственно на антенну [6].
При формировании высокочастотного сигнала непосредственно в каждом антенном модуле, предоставляются следующие преимущества:
• исключение потерь ВЧ сигнала на протяженных фидерных линиях;
• с экономической точки зрения, освобождение от необходимости постройки дорогостоящих мощных фидерных трактов;
• возможность передающих антенных модулей использовать усилители малой мощности и «набирать» мощность в направлении корреспондента путем пространственного сложения мощностей;
• формирование нескольких каналов связи с разными рабочими частотами и направлениями излучения.
Рисунок 4
Заключение
В заключение следует отметить, что экономическая целесообразность выражается в достаточной реализации комплексов связи, в масштабах, требуемых для решения задач обеспечения цифровой связью конкретного региона. Количество приемных и передающих антенных элементов выбирается, исходя из основных требуемых параметров радиоцентра.
Литература
1. Гурлев И.В. Развитие волоконно-оптических линий связи как средства управления и обеспечения национальной безопасности // Вестник евразийской науки, 2018. - № 4 (10). - С. 42.
2. Воробьев О.В., Рыбаков А.И. Вариант реализации двунаправленной связи в смс (системе метеорной связи). Описание программно-аппаратного комплекса смс // Сборник: Материалы VII Международную научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы инфокоммуникаций в науке и образовании», 2017. - С. 128-136.
3. Браницкий А.В., Ким В.Ю., Полиматиди В.П., Пучков В.А. Методика измерения доплеровского смещения частоты многолучевого сигнала // Сборник: материалы VI Международную научно-технической и научно-методической конференции «Актуальные проблемы инфокоммуникаций в науке и образовании», 2016. - С. 126-132.
4. Смаль М.С. Бестестовые способы оценивания состояния коротковолнового радиоканала в адаптивных радиолиниях: дисс. канд. техн. наук: 05.12.13. ... СПб.: 2018. - 147 с.
5. Никитин М.Л. Особенности построения широкополосного программно-определяемого радиомодема с использованием аппаратных возможностей ПЛИС // Интеллектуальные системы в производстве, 2015. - № 3 (27). - С. 59-62.
6. Ступницкий М.М., Лучин Д.В. Потенциал КВ-радиосвязи - для создания цифровой экосистемы России // Электросвязь, 2018. - С. 49-54.
