Задача поляризационного разделения зон обслуживания систем спутниковой связи с многолучевыми гибридными зеркальными антеннами на бортовом ретрансляторе Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Список литературы:

1. Альперт Я.Л. Распространение радиоволн и ионосфера / Я. Л. Аль-перт. - М.: Академия наук СССР, 1960. - 480 с.

2. Монзинго Р. А. Адаптивные антенные решётки: Введение в теорию: пер. с англ. / Р.А. Монзинго, Т.У Миллер - М.: Радио и связь, 1986. - 448 с.

3. Никитченко В.В. Анализ собственных структур в адаптивных антенных системах / В.В. Никитченко, А.Г. Рожков - СПб.: ВАС, 1992. - 212 с.

4. Андерсон Т. Введение в многомерный статистический анализ / Т. Андерсон. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. - 496 с.

5. Амосов А.А. Скалярно-матричное дифференцирование и его применение к конструктивным задачам теории связи / А.А. Амосов, В.В. Колпаков // Проблемы передачи информации - 1972. - С. 3-15.

ЗАДАЧА ПОЛЯРИЗАЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ ЗОН ОБСЛУЖИВАНИЯ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ С МНОГОЛУЧЕВЫМИ ГИБРИДНЫМИ ЗЕРКАЛЬНЫМИ АНТЕННАМИ НА БОРТОВОМ РЕТРАНСЛЯТОРЕ

© Полянский И.С.*

Академия ФСО России, г. Орел

В статье представлены исследование, постановка, метод и результаты решения задачи поляризационной развязки зон обслуживания в системах спутниковой связи с многолучевыми гибридными антеннами зеркального типа на бортовом ретрансляторе и повторным использованием частот, базирующейся на определении углов поворота оси поляризации в парциальных лучах (зонах обслуживания), формируемых кластерами излучателей фазируемой антенной решетки многолучевой гибридной зеркальной антенны в дальней зоне на поверхности Земли, по критерию максимума энергии в направлении приема / передачи сигнала и максимума величины развязки.

Одним из приоритетных направлений разработки систем спутниковой связи (ССС) является повышение их пропускной способности путем реализации методов многостанционного доступа (МД). Наряду с FDMA (МДЧР), TDMA (МДВР), CDMA (МДКР) - методы с частотным, временным и кодовым разделением в настоящее время активно используются методы МД с повторным использованием частот (ПИЧ). Такая ситуация обуславливается активным применением на бортовых ретрансляционных комплексах (БРК)

* Соискатель.

ССС многолучевых гибридных зеркальных антенн (МЛГЗА). Однако наибольшее развитие получили методы МД с ПИЧ, базирующиеся на пространственном разделении зон обслуживания (ЗО), в то время как применение методов МД с ПИЧ, базирующихся на поляризационном разделении ЗО, в современных ССС ограничивается лишь использованием круговой поляризации разных вращений (левого или правого) или различной ориентацией вектора электрического поля (горизонтальной или вертикальной) в случае линейной поляризации, что обеспечивает ортогонализацию сигналов в направлениях приема и передачи (т.е. на передачу используется круговая поляризация правого вращения, а на прием - круговая поляризация левого вращения, или наоборот).

Целью данной стати является решение задачи повышения пропускной способности многолучевой ССС за счет поляризационной развязки ЗО формируемых кластерами излучателей фазируемой антенной решеткой (ФАР) МЛГЗА.

Задача поляризационного разделения ЗО ССС с МЛГЗА

Задача поляризационного разделения ЗО ССС с МЛГЗА на бортовом ретрансляторе заключается в расчете углов в (I = 1, N, N - число форми-

руемых парциальных лучей многолучевой антенны (МЛА), Д е

определяющих отклонение оси поляризации в плоскости фронта волны в формируемых зонах обслуживания абонентов (далее углов поляризации), по критерию максимума отношения суммарной энергии в направлениях приема/передачи сигналов к суммарной энергии в направлениях прихода помех (МОСП) с учетом фазового разрыва поля первого рода. Причем под помехой в данной постановке задачи согласно [1] понимается степень перекрытия диаграмм направленностей (ДН) соседних парциальных лучей (зон обслуживания), осуществляющий прием / передачу сигналов в одном диапазоне частот. Изменение величины таких помех обратнопропорцио-нально изменению величине развязки между формируемыми парциальными лучами. Решение поставленной задачи по критерию МОСП с учетом фазового разрыва поля первого рода объясняется тем, что в случае решения задачи поляризационного разделения ЗО по стандартному критерию МОСП [2], целевая функция запишется в виде:

/ Д )=£

П Д)

Р'сД.)

А) Д-^Р'ш,,;Д)

1=1

1=1

(1)

0.

2

=1

где Р°с, (Д), Р'а, (Д) - вертикальная и горизонтальная составляющие квадрата амплитуды вектора электрического поля МЛА для /-го парциального луча в направлении (^,£.), соответствующему геометрическим центрам направлений передачи/приема сигналов абонентских терминалов, расположенных в ;'-ой 30; Р"ш (Д), Р' ш (Д) - вертикальная и горизонтальная составляющие квадрата амплитуды вектора электрического поля МЛА, характеризующего величину помех, приходящих со стороны соседних /-\ парциальных лучей для /'-го парциального луча в направлениях {()",.,.с",.,)■ и определяемых величиной развязки между соседними лучами; Д. - коэффициент [0,1], отражающий среднюю абонентскую нагрузку в /-ой 30.

ДРъЕУ

4.6x10

4.37:-: 10 4.14x10 3.91x10 3.60x10 3 45:: 10 3.22:-: 10 2 Ж: 10 2.76x10 2.53:-: 10 2 3:: 10 2.07:-: 10 1.04x10 1 61::10 1.33:-: 10 1.1.'хЮ 9.2x10' Й9::1о' 46::1о' 2.3x10'

____ в2,

0.16 0.32 0.43 0.64

1 44 1.6 1 76 2.03 2 24 2.4 2.56 2.72 2.3:

Рис. 1. График целевой функции (1) для двух соседних парциальных лучей при фиксированном значении Д = 0° и изменении Д

В предлагаемой постановке задачи целевая функция (1) недифферен-цируема в определенных точках, что приводит к наличию разрывов первой производной функции (1), или другими словами наличию фазового разрыва первого рода. Это обуславливается тем, что, к примеру, для двух соседних парциальных лучей при фиксированном значении угла поляризации Д для 1-го луча и изменении величины угла поляризации Д2 для 2-го луча целевая функции изменяется плавно, однако в случае ортогонально-

I I я

сти плоскостей поляризации (т.е. при |Д - Д| = —) значение целевой функции резко переходит в максимум, а при Д = Д2 - в минимум. Такая ситуация

приводит к наличию разрывов первой производной функции (1) в данных точках и существенному усложнению решения задачи определения углов поляризации в формируемых ЗО известными методами оптимизации (методы первого и второго порядков). На рис. 1 представлен график целевой функции (1) для двух соседних парциальных лучей при фиксированном значении Д = 0° и изменении Д2 на интервале [0, л].

С учетом вышеописанной проблемы задачу определения углов поляризации в формируемых ЗО необходимо свести к задаче условной минимизации [3] дифференцируемой целевой функции:

/ Д )=(-1)-£

( V

рв М-а \Ад)

1=1

Рг сДУ а,--£Р (Д)

1=1

^ Ш1П

Д,Д2,...Д„е[о;Л1

(2)

с учетом простых ограничений в виде неравенств, накладываемых на переменные Д:

о <Д (3)

0 <--Д 2 '

(4)

В такой постановке задачи в целевой функции (2) отсутствуют угловые точки, а, следовательно, и отсутствуют точки разрыва первого рода

(

градиентов функции (2) по переменным Д

у Д)

дД

. На рис. 2 представлен

график целевой функции (2) для двух соседних парциальных лучей при изменении поляризационных углов Д, Д на интервале [-л, л].

Решение задачи минимизации целевой функции (2) с учетом ограничений (3), (4) осуществляется путем сведения задачи на условный минимум к решению последовательности задач по поиску безусловного минимума вспомогательной функции [4]:

F

Д,* )=у (Д)+рДГ Ц

Ш1П

Д.,Д.,...Дм

где рД,тк) - штрафная функция;

гк - параметр штрафа, задаваемый на каждой к-й итерации.

2

2

=1

Рис. 2. График целевой функции (2) для двух соседних парциальных лучей при изменении поляризационных углов Д1, Д2 на интервале [-л, л]

Штрафная функция конструируется, исходя из условия [4]:

А» \ Го, при выполнении ограничений,

к) [> 0, при невыполнении ограничений. ( )

В данной постановке задачи с ограничениями типа неравенств (3), (4) используется штраф типа квадрат срезки [4]:

рДГ )=| •{£ [я (Д)2 + ч(Д)2 ]} (7)

где g(Д1), д(Д) - срезки функций.

ёД1 ) = шах(0, Д ) (8)

ЯД) = шах(0,1 -Д) (9)

Рассмотрим практическая реализация решения задачи поляризационного разделения ЗО ССС с МЛГЗА с гексагональной ФАР, состоящей из 10 круглых рупорных облучателей, формирующей 10 парциальных лучей по предложенному методу. Вектор коэффициентов средней абонентской нагрузки А = {0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1, 0.1}. Результат реше-

* * *

ния задачи поляризационного разделения ЗО по предложенному методу (определения поляризационного угла Д для /'-го парциального луча) представлен на рис. 3.

Предложенный метод поляризационного разделения 30 ССС позволяет с заданной погрешностью за конечное число итераций сформировать минимальное число соседних 30, осуществляющих передачу / прием сигнала с одинаковой поляризацией. Из представленного примера видно, что максимальное число таких зон, между которыми распределяется частотный ресурс, равно 2, что позволяет существенно повысить пропускную способность в ;-х парциальных лучах (каналах связи) и, как следствие, значительное повысить пропускную способность ССС в целом.

Рис. 3. Результат решения задачи поляризационного разделения ЗО по предложенному методу

Список литературы

1. Бабинцев А.В., Лосев А.А. Нахождение оптимальных параметров многолучевой спутниковой системы // Журнал «Труды НИИР». - М., 2011. - № 2.

2. Журавлев А.К., Лукошкин А.П., Поддубный С.С. Обработка сигналов а адаптивных решетках. - Л. Изд-во Ленинградского университета, 1983.

3. Таха Хэмди А. Введение в исследование операций. - М.: Изд. дом «Вильямс», 2001. - 912 с.

4. Федоров В.В. Численные методы максимина. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1979. - 275 с.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РОЛИ ИНФОКОММУНИКАЦИОННОГО СЕРВИСА В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ КРЕДИТНО-БАНКОВСКИХ ОРГАНИЗАЦИЙ

© Потемкин С.А.*, Задорожная И.В.*

Российский государственный университет туризма и сервиса, Московская область, Пушкинский район, п. Черкизово

Данная статья раскрывает новационные аспекты изучения вопроса инфокоммуникационного банковского сервиса; определяет инструментарий его реализации, который находится в плоскости сетевой экономики, банковской технологии и Интернета.

Научная новизна исследования, посвященная данной теме, обусловливается построением совершенно новых форм кредитно-финансового посредничества, и наделения банковской системы инфокоммуникационными функциями сервиса, обеспечивающими модернизацию и надежность развития кредитных организаций и экономики страны в целом.

Как известно, основными инструментами реализации рыночной стратегии коммерческого банка являются: товарная политика, ценовая политика, сбытовая политика, коммуникационная политика [1, с. 31].

Одним из средств реализации данной стратегии можно назвать Интернет-банкинг. Основателем виртуального банкинга в России следует считать «Автобанк», который уже в мае 1998 г. предложил своим клиентам данный вид услуг. С 1998 г. за «Автобанком» и другие российские банки, ориентируясь на него, начали развивать это новое направление - Интернет-сервис и сейчас оно набирает обороты. Всего же в мире сейчас насчитывается более 300 банков, предлагающих полноценный Интернет-сервис, обеспечивающий оборот электронных денег и сопутствующий ему виртуальный товарообмен [2, с. 47].

Для дальнейшего развития и модернизации инфокоммуникационного сервиса в работе кредитно-банковских учреждений следует, прежде всего, систематизировать научное представление понятия системы банковских

* Профессор кафедры «Корпоративное управление и электронный бизнес», доктор экономических наук.

* Доцент кафедры «Корпоративное управление и электронный бизнес», кандидат юридических наук.