Оптимизация спектра ШПС для радиоканалов, функционирующих в условиях воздействия структурных и сосредоточенных помех

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оптимизация спектра шпс для радиоканалов, функционирующих в условиях воздействия структурных и сосредоточенных помех

А.В. Сезин

АО «Концерн «Созвездие», г. Воронеж, Российская Федерация.

Аннотация

В данной работе приведены обзорные материалы по статьям и книгам авторов о современных проблемах связи и управления, а также обоснование эффективного применения радиолиний. Рассмотрен вопрос о способе максимального приближения спектра сложного фазоманипулированного сигнала к прямоугольной форме.

Ключевые слова: фазоманипулированный сигнал, автокорреляционные функции, электромагнитная совместимость, амплитудный спектр сигнала.

BROADBAND SIGNAL SPECTRUM OPTIMIZATION FOR RADIO CHANNELS OPERATING UNDER INFLUENCE OF STRUCTURAL AND CONCENTRATED INTERFERENCES

A. V. Sezin

JSC "Concern "Sozvezdie", Voronezh, Russian Federation

Abstract. This paper provides an overview of the articles and books about the modern problems of communication and control, as well as the effective application of radiolines. The method of maximum approximation of the complex phase-manipulated signal spectrum to the rectangular form is considered.

Keywords: phase-manipulated signal, autocorrelation functions, electromagnetic compatibility, amplitude spectrum of the signal.

Введение

В настоящее время в радиолиниях связи используются фазоманипулированные сигналы с расширяющими кодовыми последовательностями типа М-последовательности, последовательностей Голда и Касами. Такие последовательности имеют достаточно хорошие автокорреляционные функции (АКФ) с малым уровнем лепестков.

Обоснование метода оптимизации спектра ШПС для радиоканалов

Очевидно, что в идеальных условиях, когда нет сильных искажений спектра сигнала, такие сигналы обеспечивают минимизацию взаимного влияния нескольких радиолиний‚ работающих одновременно на одном радиоданном, что в основном, и служит основанием для их применения.

Рассмотрим насколько правомерно такое обоснование для реальных условий применения командных радиолиний. Отметим, что сигналы с близкой к идеальной АКФ имеют существенно неравномерный энергетический спектр. В то же время для обеспечения наилучшей устойчивости радиоканала к сосредоточенным помехам, спектр сигнала должен быть близок к прямоугольной форме. Кроме того, в реальной ситуации искажения спектра сигнала блоком защиты весьма велики. Практически всегда более 50% спектра подавлено сосредоточенными помехами. Столь сильные искажения спектра сигнала значительно изменяют вид АКФ. Это ставит под сомнение оправданность применения сигналов с АКФ, близкой к идеальной. Более правильное требование к сигналу - обеспечение минимизации взаимного влияния одновременно работающих радиолиний при воздействии большого числа сосредоточенных помех.

Оценка вероятности ошибки в условиях одновременного воздействия на вход приемника нескольких полезных сигналов с одинаковыми радиоданными и смеси белого шума со станционными помехами состоит в следующем. Одним из параметров, от которого зависит вероятность ошибки, является суммарное время превышения автокорреляционной функции искажённого сигнала определенного порога. Данный порог нормирован к максимальному значению АКФ и зависит от отношения амплитуд полезных сигналов и отношения энергия сигнала / спектральная точность белого шума. Естественно, чем меньше суммарная деятельность превышений, тем меньше взаимные влияния. Для сложных сигналов при выполнении условий:

B >> N

где: В - база сигнала;

N - число каналов блока защиты;

и близким к гауссовским амплитудно-частотным характеристикам фильтрам в каналах БЗ, справедлива следующая аппроксимация автокорреляционной функции сигнала на выходе блока защиты:

) ? о, (1)

спектр радиоканал последовательность сигнал

где: с - константа нормировки;

- мощность сигнала в i-м канале БЗ при неискаженном спектре;

о={} - вектор весов суммирования каналов БЗ при неравномерном спектре помех;

- интервал корреляции процесса с полосой, равной полосе фильтра канала БЗ;

- длительность элемента кодовой последовательности;

- центральная частота сигнала.

Так как полоса блока защиты принята равной полосе сигнала по первым нулям спектра, автокорреляционная функция уже не идеальна. Пренебрегаем этой не идеальностью и считаем, что при равномерном спектре помех спектр значений а_i обеспечивает идеальный вид АКФ с нулевым уровнем боковых лепестков. При реальной электромагнитной обстановке о[0,1] представляют собой случайные величины. Соответственно и вид АКФ становится случайной функцией времени Оценку вероятности превышения боковыми лепестками АКФ порогового уровня можно получить, имея значения второго момента выбросов АКФ.

В реальных каналах значения q всегда существенно больше (q > 0,4 ч 0,5). Таким образом, для реальных каналов применение сигналов с «идеальной» АКФ не оправдано и с точки зрения обеспечения внутрисистемной электромагнитной совместимости (ЭМС).

С целью проверки данных выводов методом статистического моделирования были проведены оценки суммарной длительности превышения АКФ нормированного порога.

Рис. 1. Зависимость среднего значения длительности превышения выбросами АКФ уровня 0,1 для сигнала с прямоугольным спектром (сплошная линия) и сигнала со спектром вида sinc(x).

Для всех типичных реальных каналов и вероятностей отключения БЗ, сигнал с прямоугольным спектром обеспечивал меньшую длительность превышения порога. Напомним, что сигнал с прямоугольным спектром обеспечивает для высоконадежных каналов наибольшую помехоустойчивость к сосредоточенным помехам.

Рассмотрим теперь вопрос о способе максимального приближения спектра сложного фазоманипулированного сигнала к прямоугольной форме. При достаточно длинных кодовых последовательностях хорошей моделью сигнала является случайный телеграфный сигнал, приведенный на рисунке 1.

График амплитудного спектра сигнала для нескольких значений p приведён на рисунке 2. Как видим, изменяя значение p, можно в довольно широких пределах изменять спектр фазоманипулированного сигнала. Наиболее близким к прямоугольному спектр будет при значении p ? 0,4.

Рис. 2. Энергетический спектр ФМ ШПС.

Заключение

Таким образом, в качестве модулирующих последовательностей для формирования сложных фазоманипулированных сигналов целесообразно использовать последовательности с увеличенным на 20% по сравнению с М-последовательностями числом перемены знака символа.

Литература

1. Борисов В.И. К вопросу избирательности современных приёмных устройств при одном имеющем сигнале на входе // Техника средств связи. ТРС. 1978. Вып. 7(23). 65-73 с.

2. Борисов В.И. Оценки избирательности современных приемных устройств, при одном мешающем сигнале на входе // Радиотехника. 1981. Т. 36, № 5. 85-89 с.

3. В. Слюсар. Цифровые антенные решетки в мобильной спутниковой связи // Первая миля. - 2008. - № 4. - 10-15 с.

4. Жуков А.П. отчёт по научно-исследовательской работе «Исследование принципов построения нестационарных согласующих цепей» шифр «Эффект» / А.П. Жуков, И.В. Бабкин., Воронеж, научно-исследовательский институт связи., 2003 - 76 с.

5. Кочетков А.А. Расчёт согласующих цепей передатчиков и анализ настройки // Теория и техника радиосвязи сб. научн. работ: изд-во ОАО «Концерн «Созвездие», 2014 - 97 с.

6. Сезин А.В. Борисов Василий Иванович - величайший учёный-радиотехник АО «Концерн «Созвездие» // Самый выдающийся учёный ч. 6. Нижний Новгород, 2019. - 4 с.

7. Сезин. А.В. Логунова И.В. Дубровский Игорь Петрович - величайший учёный-изобретатель АО «Концерн «Созвездие» // Самый выдающийся учёный ч. 5. Нижний Новгород, 2018. - 22 с.

References

1. Borisov V. I. to the question of selectivity of modern receivers with one signal at the input / / communication equipment. TRS. 1978. Issue. 7 (23). 65-73 p.

2. Borisov V. I. evaluation of selectivity of modern receivers, with one interfering signal at the input / / radio engineering. 1981. Vol. 36, No. 5. 85-89 p.

3. B. Slusar. Digital antenna arrays in mobile satellite communication / / first mile. - 2008. - № 4. - 10-15 p.

4. Zhukov A. p. report on research work "Research of principles of construction of non-stationary matching chains "cipher" Effect " / A. p. Zhukov, I. V. Babkin., Voronezh, research Institute of communications., 2003 - 76 р.

5. Kochetkov A. A. calculation of matching circuits of transmitters and analysis of tuning. Theory and technique of radio communication. works: publishing house of JSC "Concern "Sozvezdie", 2014 - 97 р.

6. Sezin A. V. Borisov Vasily Ivanovich - the greatest scientist-radio technician of JSC "Concern "Sozvezdie" // Most eminent scientist part 6. Nizhny Novgorod, 2019. - 4 р.

7. Sesin. A. V. Logunov, I. V. Dubrovsky Igor Petrovich - the greatest scientist-inventor of JSC "Concern "Sozvezdie" // Most eminent scientist part 5. Nizhny Novgorod, 2018. - 22 p.

Размещено на Allbest.ru