Висновок

Було розглянуто варіанти СКК їх класифікація та характеристи, кожній конструкції характерне своє місце застосувння в каналах управлінні та інформаційному каналі. Значну роль в цьому відіграє відстані на яких ми працюємо, необхідний рівень захищеності та швидкість передачи даних. Ткож було відмічено самий спосіб утворення каналу (аналоговий тацифровий). Відмічено що за типом перешкодостійких кодів всі СКК можуть бути поділені на два великі класи: СКК на основі блокових кодів і СКК на основі безперервних кодів, а рівень перешкодостійкості залежить від ступеня збільшення мінімальної сигнальної відстані між дозволеними кодовими блоками.

3. Робота з визначенням рівня завадозахищеності БПЛА

3.1 Статистична оцінка завадозахищеності систем зв'язку бпла з технологією MIMO

Відомчі засоби радіозв'язку (ВЗРЗ) повинні забезпечувати передачу інформації у складній радіоелектронній обстановці. Це повинно бути забезпечено в умовах багатопроменевого просторового каналу, в якому можливі глибокі завмирання сигналів, а також при наявності в каналі зв'язку навмисних завад. В теперішній час отримали розповсюдження системи зв'язку з рознесеними передавальними і приймальними антенами - системи MIMO (multiple-input multiple-output). Їх використання дозволяє проводити просторову і часову обробку сигналів, ефективніше використовувати випромінювану передавачем потужність і знижувати негативний вплив завад. При цьому напрямком підвищення завадозахищеності каналів ВЗРЗ є застосування технології розширення спектра методом псевдовипадкової перестройки робочої частоти (ППРЧ) та турбокодування.

Для методу ППРЧ та М-позиційних сигналів розглядаємо, як правило, некогерентну обробку сигналів та застосовуємо наближені формули для розрахунку середньої ймовірності помилки, які недостатньо ефективні для розрахунку при малих відношеннях сигнал-завада в каналі. Крім того, в роботах не досліджується вплив навмисних завад на системи МIMO і не розглядається застосування методів розширення спектра сигналів. В [9, 10] проведені дослідження впливу навмисних завад на канали з адитивним білим гаусівським шумом (АБГШ) при когерентному прийманні сигналів із ФМ-М, КАМ-М модуляцією при точних формулах розрахунку ймовірності бітової помилки. Однак для каналів ВЗРЗ характерною умовою роботи є явище багатопроменевого поширення сигналу, у результаті чого відбуваються завмирання сигналу [3, 4]. У відомих роботах як показник завадозахищеності обрано середню ймовірність бітової помилки при прийманні повідомлень [2-4, 11]. Таким чином, виникає задача оцінки завадозахищеності нестаціонарних каналів для систем MIMO з ППРЧ, які були б ефективні при малих відношеннях сигнал-завада в каналі. Метою роботи є отримання точних аналітичних залежностей для розрахунку ймовірності бітової помилки в каналах з релеєвськими завмираннями, флуктуаційним шумом та навмисними завадами для систем MIMO з ППРЧ та спектрально-ефективними видами мо- дуляції.

3.2 Помилки викликані завадами, основні аналітичні залежності

Існують такі види навмисних завад: шумова загороджувальна завада, шумова завада в частині смуги (ШЗЧС) та завада у відповідь, моделі яких представляють обмежений по смузі АБГШ [1]. Отримаємо аналітичні залежності для розрахунку ймовірності бітової помилки при використанні модуляції ФМ-М та ППРЧ для випадку передачі інформації по одному каналу системи MIMO в умовах впливу флуктуаційного шуму та навмисних завад. У каналі з релеєвськими завмираннями та білим шумом при когерентному прий- манні відомі точні формули ймовірності бітової помилки для модуляції ФМ-М (M > 2) [11]. Ймовірність помилки в першому та другому бітах:

(3.1)

Де ,

Eb - енергія біта,

G0 - спектральна щільність потужності шуму,

M = 2^к - розмірність сигнального сузір'я. Імовірність помилки для біт

i = 3,K дрівнює

(3.2)

Де

(3.3)

Де (3.4)

Середня ймовірність помилки на біт в K -бітовому блоці визначається як [11]

(3.5)

Визначимо середню ймовірність помилки в K -бітовому блоці для одного каналу системи MIMO з навмисними завадами, флуктуаційним шумом і релеєвськими завмираннями при модуляції ФМ-4 і ФМ-8. Розглянемо модуляцію ФМ-4. Для першого та другого бітів у послідовності із двох бітів ймовірність помилки на біт рівна

(3.6)

Середня ймовірність помилки на біт в 2-бітовому блоці модуляції ФМ-4 при реле- євських завмираннях визначається, якщо підставити (6) в (5):

(3.7)

Вплив навмисних завад на систему радіозв'язку враховується в параметрі . При впливі шумової загороджувальної завади на ЗРЗ параметр перетвориться в

(3.8)

де Gj ? спектральна щільність потужності навмисної завади.

Для шумової завади в частині смуги параметр буде визначений як

(3.9)

У випадку застосування постановником завад завади у відповідь буде мати вигляд

(3.10)

З урахуванням коефіцієнта розширення спектра Ks вирази (8), (9), при впливі шу- мової загороджувальної завади та шумової завади в частині смуги, будуть мати такий вигляд [1]:

(3.11)

(3.12)

де Pb - потужність сигналу, Pj - потужність завади.

Підставивши (4) в (7), одержимо точну формулу середньої ймовірності бітової по- милки сигналу ФМ-4 при впливі шумової загороджувальної завади на один канал системи MIMO із ППРЧ і релеєвськими завмираннями:

(3.13)

Середня ймовірність бітової помилки для сигналу ФМ-4 одного каналу системи MIMO при впливі шумової завади в частині смуги буде мати такий вигляд:

(3.14)

У цій формулі P_B визначається за формулою (7), а P_Bj - шляхом підстановки (12) в (7):

(3.15)

Середня ймовірність бітової помилки при впливі завади у відповідь буде мати такий вигляд:

(3.16)

У цій формулі P_B визначається за формулою (7), а P_Bj - шляхом підстановки (8) в (7):

(3.17)

Розглянемо модуляцію ФМ-8, спростивши відповідним чином вирази (1), (2). Зокрема, для першого й другого бітів у послідовності із трьох бітів ймовірність помилки на біт дорівнює

(3.18)

де (3.19, 3.20)

Відповідно для третього біта ймовірність помилки визначається як

(3.21)

Де

(3.22)

(3.23)

У формулах (22), (23) ш1 і ш2 дорівнюють

(3.24)

(3.25)

Підставивши (18), (21) в (5), одержимо точну формулу для розрахунку середньої ймовірності помилки в 3-бітовому блоці для модуляції ФМ-8 у каналі з АБГШ і релеєвськими завмираннями:

(3.26)

Для розрахунку середньої ймовірності бітової помилки при впливі шумової загоро- джувальної завади на один канал системи MIMO із ППРЧ і релеєвськими завмираннями необхідно підставити (7) замість 2 0 h в (19), (20), (22)-(25). У результаті формули (19), (20), (22)-(25) приймуть вигляд

(3.28)

(3.29)

(3.30)

(3.31)

(3.32)

Підставивши (27)-(30) в (26), одержимо точну формулу середньої ймовірності біто- вої помилки сигналу ФМ-8 при впливі шумової загороджувальної завади на один канал системи MIMO із ППРЧ та релеєвськими завмираннями:

(3.33)

Середня ймовірність бітової помилки сигналу ФМ-8 при впливі шумової завади в частині смуги на один канал системи MIMO буде мати такий вигляд:

(3.34)

Для цього необхідно підставити (12) замість в (19)-(25). У результаті формули (19)-(25) приймуть вид

(3.35)

(3.36)

(3.37)

(3.38)

(3.39)

(3.40)

У формулі (34) P_B визначається за формулою (26), а P_Bj - шляхом підстановки (35) (38) в (26). Таким чином, ймовірність бітової помилки сигналу ФМ-8 при завмираннях, ППРЧ і впливі шумової завади в частині смуги на один канал системи MIMO буде мати такий вигляд:

(3.41)

Середня ймовірність бітової помилки сигналу ФМ-8 при релеєвських завмираннях, ППРЧ і впливі завади у відповідь буде мати такий вигляд:

(3.42)

Для цього необхідно підставити (10) замість в (19) - (25). У результаті формули (19) - (25) приймуть вигляд

(3.43)

(3.44)

(3.45)

(3.46)

(3.47)

(3.48)

У формулі (42) _PB визначається за формулою (26), а P_Bj - шляхом підстановки (43)-(46) в (26). Таким чином, середня ймовірність бітової помилки сигналу ФМ-8 при за- вмираннях, ППРЧ і впливі завади у відповідь на один канал системи MIMO буде мати та- кий вигляд:

(3.49)

Середня ймовірність бітової помилки при використанні модуляції ФМ-М та ППРЧ для системи MIMO в умовах впливу флуктуаційного шуму, навмисних завад та релеєвсь- ких завмирань буде визначатися таким виразом:

(3.50)

де N?,1 v - кількість каналів у системі MIMO, P_NB - середня ймовірність бітової помилки в кожному каналі системи MIMO, яка враховує вплив флуктуаційного шуму, навмисних завад, розширення спектра сигналу, вид модуляції сигналу, релеєвські завмирання, аналі- тичні вирази, для розрахунку якої отримані в роботі.

Дослідження завадозахищеності системи MIMO

Використовуючи отримані аналітичні залежності, оцінимо завадостійкість системи MIMO для різних значень параметрів ЗРЗ з ППРЧ та каналу зв'язку.

Залежність середньої ймовірності бітової помилки від відношення сигнал-завада при впливі на систему MIMO з ФМ-4 (K_s = 1) ШЗЧС з 1 г = для різної кількості каналів показана на рис. 1. Аналіз свідчить, що зі збільшенням кількості каналів у системі MIMO підвищується завадозахищеність системи. Так, наприклад, для забезпечення P_B= 10^-4 збільшення каналів у системі MIMO з 1 до 4 дає виграш в завадозахищеності ЗРЗ приблизно 6,5 дБ. На рис. 2 показана залежність середньої ймовірності бітової помилки від відношення сигнал-завада при впливі на систему MIMO (v = 2) з ФМ-4 та ППРЧ ШЗЧС з г=1 для різних значень коефіцієнта розширення спектра сигналу (кількості підканалів). Аналіз залежностей свідчить, що зі збільшенням кількості частотних підканалів у кожному каналі системи MIMO підвищується завадозахищеність системи. Так, наприклад, для забезпечення P_B = 10^-4 збільшення кількості підканалів у кожному каналі системи MIMO з 1 до 10 дає виграш в завадозахищеності ЗРЗ приблизно 10 дБ, з 1 до 100 - приблизно 20 дБ, з 1 до 1000 - приблизно 30 дБ.

Висновок

Таким чином, у роботі отримані нові аналітичні співвідношення, які дозволяють розраховувати ймовірність бітової помилки для систем MIMO з ППРЧ та враховують кількість підканалів системи MIMO, різні види навмисних завад, релеєвські завмирання сигналу та ефективні для розрахунку при малих відношеннях сигнал-завада в каналі. Аналіз отриманих результатів свідчить, що при певних умовах постановки навмисних завад вони можуть ефективно впливати на завадозахищеність каналів систем MIMO. Отримані результати можна використовувати при створенні математичних моделей систем MIMO з розширенням спектра в умовах завмирань сигналу та наявності в каналі навмисних завад.

Висновок

В даній кваліфікаційній роботі, висвітлена сучасна проблема стосовно утворення каналів управління в безпілотних літальних апаратів. Повсемісне використання цих агрегатів як в нашій країні так і за її межами підтвердили нагальність проблеми та доцільність її подальшого опрацювання, в результатті прийнято рішення про розгляд саме цього матеріалу.

В ході роботи було розглянуто різні сучасні моделі БПЛА їхні кваліфікації та тактичне призначення, виведено спільні і відмінні характеристики кожного з апаратів. Також закцентовано увагу на важливу роль кодування прямого та інформаційного каналу від будь-яких штучних чи природніх завад. Для досягнення стійкого та надійного каналу, в роботі з сигналом застосовано декілька варіантів сигнально-кодових конструкцій. Відмічено сильні і слабі сторони кожної з них та доречне місце їхнього застосування.

Список використаної літератури

1. Слюсар В. Радиолинии связи с БПЛА, примеры реализации.//Электроника: Наука, Технология, Бизнес., 2010, №5. С. 56-60.

2. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. 1104 с.

3. Банкет В. Сигнально-кодові конструкції в телекомунікаційних системах. Одеса: Фенікс, 2009. 180 с.

4. Вернер М. Основи кодування - Москва: Техносфера 2004. 468 с.

5. Сергієноко А. Цифрова обробка сигналів. Санкт-Петербург 2003. 642 с.

6. Довгий С.О. Сучасні телекомунікації: мережі, технології, економіка, управління, регулювання / [Довгий С.О., Савченко О.Я., Воробієнко П.П. та ін.] за ред. С.О. Довгого. К.: Український Видавничий Центр, 2002. 520 с.

7. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность передачи информации / [Зюко А.Г., Фалько А.И., Панфилов И.П., Банкет В.Л., Иваненко П.В.] под ред. А.Г. Зюко. М.: Радио и связь, 1985. 272 с.

8. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение / Б. Скляр; пер. с англ. М.: Изд. дом «Вильямс», 2003. 1004 с.

9. Банкет В.Л. Цифровые методы в спутниковой связи / Банкет В.Л., Дорофеев В.М. М.: Радио и связь, 1988. 240 с.

10. Дж. Кларк мл. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи / Дж. Кларк мл., Кейн Дж.;пер.с англ. Радио и связь, 1987. 392 с.

11. Зяблов В.В. Высокоскоростная передача сообщений в реальных каналах / Зяблов В.В, Портной С.Л. М.: Радио и связь, 1991. 228 с.

12. Касами Т. Теория кодирования / Т. Касами, Н. Токура, Е. Ивадари, Я. Инагаки; пер. с японского. М.: Мир, 1978. 576 с.

13. . Блейхут Р. Теория и практика кодов, корректирующих ошибки / Блейхут Р.; пер. с англ. М.: Мир, 1986. 576 с.

Додаток А

Матієнко Р.В. (ІСЗЗІ НТУУ „КПІ”)

к.т.н. Голь В.Д. (ІСЗЗІ НТУУ „КПІ”)

АНАЛІЗ МОЖЛИВОСТЕЙ ПОБУДОВИ КАНАЛІВ УПРАВЛІННЯ БПЛА З ВИКОРИСТАННЯМ СКК

На сьогоднішній день, в бойових діях різного масштабу все частіше застосовуються безпілотні літальні апарати (БПЛА) для збору розвідданих на безпечній відстані. Практика даного методу вказує на суттєві плюси такого озброєння, але сам апарат залишається вразливим до засобів радіо-електронї боротьби. Отже, все це робить питання забезпечення необхідного рівня завадозахищеності каналів управління БПЛА досить актуальними.

Організація високошвидкісного каналу „БПЛА - земна передавальна станція (ЗС)”, що забезпечує передачу інформації з необхідними ймовірнісними характеристиками, можлива з використанням відповідних сигнально-кодових конструкцій (СКК). Особливістю даної лінії зв'язку є багатопроменеве поширення радіохвиль і, відповідно, завмирання сигналів. Це визначає необхідність використання СКК з ймовірносно-енергетичними характеристиками, близькими до граничних характеристик, що забезпечить надійну передачу у розглянутій нестаціонарній лінії з варіаціями відносини сигнал/перешкода.

Разом з тим, пристрої формування та прийому цих СКК повинні забезпечувати високошвидкісну передачу в реальному часі, що передбачає прийнятну складність технічної реалізації процедур формування і прийому з виходу демодулятора сигналів засобами цифрової обчислювальної техніки.

Висновок: Таким чином, в роботі розроблено принципи реалізації каналу управління і телеметрії та інформаційного каналу системи прийому і передачі даних малогабаритного безпілотного авіаційного комплексу. Запропоновано практичні шляхи реалізації ци- фрового інформаційного каналу передачі даних на основі використання алгоритму формування цифрового сигналу

ВІДГУК

керівника на кваліфікаційну роботу

ступеня вищої освіти

«бакалавр»

^{(назва рівня)}

виконаного на тему: Аналіз можливостей побудови каналів управління БПЛА з використанням сигнально-кодової конструкціїввввввввввввввв ввввввввввввв

курсантом С-13 навчальної групи Інституту СЗЗІ НТУУ “КПІ”

рядовим Держспецзв'язку Матієнко Русланом Володимировичемсссссссссссс

^{(спеціальне звання, прізвище, ім'я, по батькові)}

(відгук керівника складається у вільній формі з обов'язковим висвітленням таких основних питань: відповідність змісту роботи завданню на кваліфікаційну роботу; повнота, глибина і обґрунтованість вирішення поставлених питань; ступінь самостійності курсанта, його ініціативність, уміння узагальнювати роботи за фахом і робити правильні висновки; рівень підготовленості курсанта до прийняття сучасних рішень; питання, які підкреслюють цінність роботи, недоліки роботи; можливість практичного використання роботи або його окремих частин; запропонована оцінка роботи, відповідність якості підготовки курсанта вимогам ОКХ і можливість присвоєння йому відповідної кваліфікації; інші питання на погляд керівника.)

Згідно сучасних тенденцій розвитку робототехніки можливо відмітити, що застосування сигнально-кодових конструкцій (СКК) в каналах управління є актуальною задачею в мережах спеціального зв'язку. Використовуючи необхідні СКК в каналах управління можливо суттєво вдосконалити рівень захисту БПЛА. Тому, тема кваліфікаційної роботи рядового Держспецзв'язку Матієнко Р.В. «Аналіз можливих побудов каналів управління в БПЛА з використанням сигнально-кодової конструкції» має новизну та актуальність.

Завдання на бакалаврську роботу складено відповідно до вимог вищої школи і відпрацьовано повністю. Робота містить розділи, котрі розглядають питання завдання.

Найбільша частина роботи присвячена аналізу сигнально-кодових конструкцій, застосування широкосмугового зв'язку, режим псевдовипадкової перестройки робочої частоти. Цей матеріал являє інтерес при аналізі та проектуванні стійких, завадозахищених каналів управляння у цілому і виконаний на достатньому інженерному рівні.

Матеріал кваліфікаційної роботи показує достатні знання рядового Держспецзв'язку Матієнко Р.В. із загально-інженерних та спеціальних дисциплін, що отримані за роки навчання в Інституті і уміння опрацьовувати теоретичні джерела з обраної теми. Це дозволило автору досягнути мету роботи і запропонувати рішення.

У цілому, робота викладена у логічній послідовності, хоча в тексті пояснювальної записки є стилістичні похибки. Графічна частина роботи виконана відповідно до наявних вимог.

Таким чином, робота відповідає цільовій установці, відбиває визначені знання й уміння її автора і заслуговує оцінки «добре», а рядовий Держспецзв'язку Матієнко Р.В. гідна присвоєння кваліфікації «фахівця із телекомунікаційної інженерії» за освітньо-кваліфікаційним рівнем «бакалавр».

РЕЦЕНЗІЯ

на кваліфікаційну роботу освітньо-кваліфікаційного рівня

«бакалавр»

^{(назва рівня)}

виконаного на тему: Аналіз можливостей побудови каналів управління БПЛА з використанням сигнально-кодової конструкції

курсантом С-13 навчальної групи ІСЗЗІ НТУУ «КПІ»

рядовим Держспецзв'язку Матієнко Русланом Володимировичемііііііііііііііііііі

(спеціальне звання, прізвище, ім'я, по батькові)

(рецензія на дипломну роботу (проект) дасться у вільній формі з обов'язковим висвітленням таких питань: актуальність теми; чи відповідач дипломна робота (проект) по змісту вимогам вищої школи щодо дипломного проектування; питання, особливо виділені в дипломній роботі (проекті), можливість практичної реалізації; недоліки роботи; науково-технічний рівень дипломної роботи (проекту) (своєчасність прийнятого рішендоня, глибина рішення тактичної та технічної задачі, використання літератури); правильність технічних та конструктивних розрахунків; вміння курсанта логічно, грамотно викладати матеріал пояснювальної записки; оцінка графічної частини дипломної роботи (проекту) (відповідність вимогам ЄСКД, якість виконання креслень), запропонована оцінка дипломної роботи (проекту), можливість присвоєння дипломнику відповідної кваліфікації; інші питання на погляд рецензента)

Згідно сучасних тенденцій розвитку робототехніки можливо відмітити, що застосування сигнально-кодових конструкцій (СКК) в каналах управління є актуальною задачею в мережах спеціального зв'язку. Можливість забезпечити безпілотні літальні апарати (БПЛА) надійним захистом від протидії радіоелектронної боротьби противника знизила б можливість його знешкодження. Використовуючи необхідні СКК в каналах управління можливо суттєво вдосконалити рівень захисту БПЛА. Тому, тема кваліфікаційної роботи рядового Держспецзв'язку Матієнко Р.В. «Аналіз можливих побудов каналів управління в БПЛА з використанням сигнально-кодової конструкції» має новизну та актуальність.

Завдання на бакалаврську роботу складено відповідно до вимог вищої школи і відпрацьовано повністю. Робота містить розділи, котрі розглядають питання завдання.

Найбільша частина роботи присвячена аналізу сигнально-кодових конструкцій, застосування широкосмугового зв'язку, режим псевдовипадкової перестройки робочої частоти. Цей матеріал являє інтерес при аналізі та проектуванні стійких, завадозахищених каналів управляння у цілому і виконаний на достатньому інженерному рівні.

Матеріал кваліфікаційної роботи показує достатні знання рядового Держспецзв'язку Матієнко Р.В. із загально-інженерних та спеціальних дисциплін, що отримані за роки навчання в Інституті і уміння опрацьовувати теоретичні джерела з обраної теми. Це дозволило автору досягнути мету роботи і запропонувати рішення.

У цілому, робота викладена у логічній послідовності, хоча в тексті пояснювальної записки є стилістичні похибки. Графічна частина роботи виконана відповідно до наявних вимог.

Таким чином, робота відповідає цільовій установці, відбиває визначені знання й уміння її автора і заслуговує оцінки «добре», а рядовий Держспецзв'язку Матієнко Р.В. гідна присвоєння кваліфікації «фахівця із телекомунікаційної інженерії» за освітньо-кваліфікаційним рівнем «бакалавр».

Рецензент:? к.т.н., доцент СК №5ііііііііііііііііііііііііііііііііііііііііііііііііі

^{(посада, науковий ступінь і вчене звання)}

? О.А Успенськийіііііііііііііі

^{(спеціальне звання, підпис, ініціали, прізвище)}

Печатка установи, організації рецензента (тільки для зовнішнього рецензента)

ОПИС

документів, що ввійшли до кваліфікаційної роботи

курсанта ряд. ДСЗ Матієнка Руслана Володимировича

(військове звання, прізвище, ім'я, по батькові)

№ з/п	Вид матеріалу	Номер документу	Гриф таємності	Кількість аркушів	Примітка
1	Аркуші обліковані	рт. №	цілком таємно
			таємно
2	Аркуші не обліковані		нетаємно
3	Фотосхеми	зак. №	цілком таємно
			таємно
4	Фотосхеми		нетаємно
	Вклейки (ватман, калька)	рт. №	цілком таємно
			таємно
	Вклейки (ватман, калька)		нетаємно

Размещено на Allbest.ru

...