Повышение помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи с применением зондирующего линейно-частотно модулированного сигнала

Бастракова, Марина Ивановна

Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Повышение помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи с применением зондирующего линейно-частотно модулированного сигнала

кандидата технических наук: Бастракова, Марина Ивановна
город: Йошкар-Ола
год: 2010
специальность ВАК РФ: 05.12.04

Диссертация по радиотехнике и связи на тему «Повышение помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи с применением зондирующего линейно-частотно модулированного сигнала»

Автореферат диссертации по теме "Повышение помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи с применением зондирующего линейно-частотно модулированного сигнала"

004618778

Бастракова Марина Ивановна

Повышение помехоустойчивости пропускной способности радиоканалов ионосферной связи с применением зондирующего линейно-частотно модулированного сигнала

Специальность 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 3 20:0

Казань 2010

004618778

Работа выполнена на кафедре «Радиотехники и связи» Марийского государственного технического университета

Научный руководитель: д. ф.-м. н., профессор

Наталья Владимировна Рябова МарГТУ, г. Йошкар-Ола

Официальные оппоненты:

д. ф.-т. н., профессор каф. радиоэлектронных и квантовых устройств Юрий Ехилевич Польский, КГТУ им. А. Н. Туполева, г. Казань

д. т. н., доцент, зав. каф. радиотехнических и медико-биологических систем Алексей Аркадьевич Роженцов МарГТУ, г. Йошкар-Ола

Ведущая организация: Московский физико-технический институт

(государственный университет), г. Москва

Защита состоится 28 декабря 2010 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д212.079.04 в Казанском государственном техническом университете им. А. Н: Туполева по адресу: 420111, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 10.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью организации, высылать по адресу: 420111, г. Казань, ул. К. Маркса, д. 10.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева.

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайте Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева www.kai.ru

Автореферат разослан « ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

С.С. Седов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

При передаче информации по ионосферным радиоканалам возникают ошибки в принимаемом сообщении, обусловленные влиянием условий распространения радиоволн, таких как замирания и многолуче-вость, а также воздействием различного рода шумов и помех. Эти физические эффекты приводят к значительным искажениям принимаемого сигнала и ухудшают помехоустойчивость и пропускную способность ионосферного канала связи. Определение этих характеристик позволяет наиболее эффективно использовать радиоканал.

В настоящее время существует два способа решения этой проблемы. Первый состоит в разработке систем связи и передачи информации с учетом физических особенностей радиоканала. Второй - в создании адаптивных систем со средствами диагностики среды распространения радиоволн на основе радиозондирования ионосферы сложными сигналами. Вопросы помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи рассматривались в исследованиях Е. Н. Коноплевой, Е. А. Хмельницкого, В. Ф. Комаровича, В. Н. Сосу-нова, О. В. Головина и С. П. Простова. Существенный вклад в создание и развитие теории зондирования ионосферы и разработку ионозондов в нашей стране внесли В. А. Иванов, Н. В. Рябова, В. П. Урядов, В. И. Куркин, Ю. Н. Черкашин и за рубежом P. S. Cannon, M. J. Angling, N. С. Davies, В. Lundborg.

Основная проблема диагностики каналов ионосферной связи состоит в необходимости развития аппаратно-программных средств, позволяющих получать оценки помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов для повышения эффективности работы систем ионосферной высокочастотной радиосвязи (3-30 МГц). В этой связи поставленная тема диссертационного исследования является актуальной. р

Цель работы: разработка и исследование методик и алгоритмов обработки сложного линейно-частотно модулированного (ЛЧМ) сигнала при наличии помех, используемого для наклонного зондирования ионосферных линий радиосвязи, с целью повышения помехоустойчивости и пропускной способности каналов связи.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

1. Анализ методов повышения помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи.

2. Разработка методик оценки:

- диапазонов оптимальных рабочих частот (ДОРЧ) по экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом;

- среднего энергетического выигрыша при групповом использовании частот и плотности потока смены частот при автоматическом выборе оптимальной рабочей частоты;

- пропускной способности ионосферных радиоканалов на оптимальной рабочей частоте с заданной вероятностью ошибки принятого сообщения;

- помехоустойчивости ионосферных радиоканалов по данным наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом.

3. Разработка алгоритмов и программных средств для реализации созданных методик на основе данных наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом для модернизации аппаратно-программных средств системы радиозондирования ионосферы.

4. Исследование в натурных и вычислительных экспериментах созданных методик и алгоритмов для трасс протяженностью 2,6-5,7 тыс. км в зависимости от возмущенности ионосферы, времени суток, сезона и разработка рекомендаций для повышения эффективности дальней ВЧ радиосвязи.

, Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы теории распространения радиоволн в ионосфере, методы математического моделирования, системный подход к анализу и синтезу алгоритмов автоматической обработки сигналов ЛЧМ-ионозонда при наличии помех. Теоретические результаты были получены с помощью аналитических методов теории вероятностей и математической статистики, методов корреляционного анализа. Также в работе применялись методы численного моделирования с использованием лицензированного пакета прикладных программ МаЙгСас!. •

Научная новизна.

:Л. Созданы методики, позволяющие на основе данных наклонного зондирования ионосферной линии связи сложными ЛЧМ сигналами,

производить в автоматическом режиме оценку: диапазонов оптимальных рабочих частот; среднего энергетического выигрыша при групповом использовании частот и плотности потока смены частот при автоматическом выборе оптимальной рабочей частоты из ДОРЧ; пропускной способности ионосферных радиоканалов на оптимальной рабочей частоте с заданной вероятностью ошибки принятого сообщения; помехоустойчивости радиоканалов с заданной достоверностью.

2. Теоретически обоснован и программно реализован алгоритм расчета помехоустойчивости ионосферных радиоканалов по данным наклонного зондирования линии связи сложным ЛЧМ сигналом при наличии помех, что позволило модернизировать аппаратно-программные средства радиозондирования ионосферы.

3. Создан банк экспериментальных данных диапазонов оптимальных рабочих частот для стандартных модемов связи. Получены статистически устойчивые экспериментальные оценки исследуемых характеристик радиоканалов для линий дальней ионосферной связи меридионального и широтного направлений протяженностью 2,6-5,7 тыс. км в условрмх многолучевости.

4. Проведена экспериментальная оценка и сравнительный анализ помехоустойчивости ионосферных каналов при наличии помех на дальних радиолиниях протяженностью 2,6-5,7 тыс. км в различные сезоны года и время суток для стандартных модемов по данным наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом.

Положения выносимые на защиту:

1. Методики обработки сложного ЛЧМ сигнала при наличии помех, позволяющие производить в автоматическом режиме оценку:

- диапазонов оптимальных рабочих частот при использовании в системе связи различных радиомодемов;

- среднего энергетического выигрыша при групповом использовании частот и плотности потока смены частот при автоматическом выборе оптимальной рабочей частоты из ДОРЧ;

- помехоустойчивости ионосферных радиоканалов по данным наклонного зондирования линии связи сложным ЛЧМ сигналом при наличии помех.

2. Алгоритм расчета помехоустойчивости ионосферных радиоканалов по данным наклонного зондирования ионосферы, позволивший модернизировать аппаратно-программные средства системы радиозондирования ионосферы.

3. Набор экспериментальных данных полученных оценок: ДОРЧ, ОРЧ для радиолиний меридионального и широтного направлений протяженностью 2,6-5,7 тыс. км в условиях многолучевости и при наличии помех.

4. Набор экспериментальных значений помехоустойчивости на исследуемых радиолиниях в различные сезоны года и время суток для стандартных модемов, позволивший выработать рекомендации для повышения эффективности работы систем дальней ионосферной радиосвязи.

Практическая значимость работы. Практические результаты диссертационной работы связаны с возможностью применения разработанных методик и алгоритмов для задач диагностики и исследования ионосферных радиоканалов, а также в системах частотного обеспечения ионосферных радиолиний для повышения эффективности радиотехнических систем магистральной радиосвязи, радиовещания, радионавигации и загоризонтной радиолокации.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на XXI Всероссийской научной конференции «Распространение радиоволн» (г. Йошкар-Ола, 2005); 60-й и 61-й Научных сессиях, посвященных Дню Радио (г. Москва, 2005, 2006); XI Региональной конференции «Распространение радиоволн» (г. Санкт-Петербург, 2005); XII, XIII, XIV Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2006, 2007, 2008); Всероссийской научной конференции студентов по естественнонаучным и техническим дисциплинам, посвященной 75-летию Марийского государственного технического университета (г. Йошкар-Ола, 2007); Международной молодежной научной конференции XIV, XIV Туполев-ские чтения (г. Казань, 2006, 2007, 2008); XIII, XIV, XV, XVI Международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация, связь» (г. Воронеж, 2007, 2008, 2009, 2010); 15 Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов, (г. Москва, 2009); Международных научно-технических конференция по естественнонаучным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу - творчество молодых», (г. Йошкар-Ола, 2007,2008,2009).

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 работа, из них: 3 статьи опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 17 работ в сборниках статей, в трудах и тезисах конференций и симпозиумов; получено 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты работы использовались при выполнении исследований по государственным контрактам по Федеральным целевым научно-техническим программам: «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы (госконтракт №02.442.11.7152, шифр РИ-19.0/002/170); «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (госконтракт № 02.740.11.0233, шифр 2009-1.1-123-053-014); по проекту №2.1.1/3896 Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы); при выполнении грантов Российского фонда фундаментальных исследований №№ 05-07-90313, 06-02-16089, 07-05-12047, 08-02-12081, 09-07-00331, 10-07-00466.

Результаты исследований реализовакы в Управлении федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникации по Республике Марий Эл. Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе ГОУ ВПО «Марийский государственный технический университет».

Личный вклад автора. В работах [1, 3, 7, 8, 10, 12, 13, 15] выполнена разработка методик и алгоритмов расчета помехоустойчивости ионосферной радиосвязи. В работах [2, 4, 5, 6, 9, 11, 14, 17, 18, 20, 21] автором разработана методика автоматической оценки диапазонов оптимальных рабочих частот. Результаты расчета среднего энергетического выигрыша, плотности потока смены частот и скорости передачи данных для ионосферных радиоканалов выполнены в работах [1, 2, 16, 17, 19]. Автором проанализированы полученные результаты и сделаны основные выводы. Печатная работа [4] написана автором самостоятельно.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (143 наименования) и 3 приложений, изложена на 160 страницах машинописного текста, в котором приведено 28 рисунков и 14 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены научная новизна и практическая значимость результатов работы, приведена структура диссертации.

В первой главе на основе проведенного обзора литературы показано, что в ионосферных радиоканалах из-за возникающих при распространении радиоволн эффектов, таких как многолучевость, замирания сигнала и др., снижается помехоустойчивость приема сигнала и систе-

мы связи в целом. Возможность организовать устойчивую связь, используя ионосферные радиоканалы, в большой степени зависит от времени суток, условий космической погоды, мощности излучения и взаимного расположения передатчика и приемника. Сложные условия распространения и постоянно меняющаяся помеховая обстановка требуют знания сведений о текущих условиях распространения радиоволн и уровнях помех. Одним из эффективных способов повышения помехоустойчивости является использование систем частотного обеспечения и адаптация характеристик систем связи к условиям распространения радиоволн на радиолинии. В качестве систем частотного обеспечения ионосферной связи применяются радиозонды. На основе панорамного зондирования выполняется измерение ключевых параметров ионосферной радиолинии в некоторой полосе частот и прогнозирование дальнейших изменений состояния радиоканалов.

Основная проблема диагностики каналов ионосферной связи состоит в необходимости развития аппаратно-программных средств, позволяющих получать оценки помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов для повышения эффективности работы систем ионосферной ВЧ радиосвязи в диапазоне частот 3-30 МГц. В этой связи поставленная тема диссертационного исследования является актуальной. На основе проведенного анализа сформулирована цель работы и определены задачи диссертационного исследования.

Во второй главе проведен анализ функционирования адаптивных радиолиний и приведены методики определения: ДОРЧ, среднего энергетического выигрыша при групповом использовании частот и потока смены частот при автоматическом выборе рабочей частоты, оценки пропускной способности ионосферных радиоканалов на оптимальной рабочей частоте, а также помехоустойчивости ионосферных радиоканалов с заданной достоверностью.

При определении ОРЧ для систем связи можно рассматривать только частоты из диапазона от наименьшей наблюдаемой частоты (ННЧ) до максимально наблюдаемой частоты (МНЧ), в котором производится оценка качества каналов. Критерием качества является определяемое по ионограммам наклонного зондирования ионосферы отношение сигнал/шум (БИЯ) в рассматриваемом радиоканале. По заданному пороговому значению БШ. находятся ДОРЧ, в пределах которого БИЯ не превышает своего порогового значения и выбираются наилучшие каналы для связи. Для выбранных каналов рассчитываются коэффициент двоичной ошибки (КДО = -^(Рош-)); максимальная скорость передачи данных; мощность передатчика, необходимая для обеспечения заданного уровня ЗИЛ.

В практике радиосвязи нередко среднее превышение БИЯ на данной частоте оказывается недостаточным для обеспечения приема информации с заданной достоверностью. Это приводит к необходимости использовать группу частот в интересах одного или нескольких радионаправлений с автоматическим выбором ОРЧ в любой требуемый момент времени. При этом средний энергетический выигрыш для отношения сигнал/шум (АХ) при использовании группы частот 0 по сравнению с работой на одной частоте определяется по формуле (1):

А2(аг,аг,гд) = 201ё^- = 2018И(£,е) , (1)

где г1 - превышение БЫ Я при работе на одной частоте, т^, — допустимое значение превышения БИИ.; гд -превышение $N11 при работе на <3 частотах; - относительное значение допустимого превышения <гг

Результаты моделирования среднего энергетического выигрыша от применения группы частот для некогерентного приема ЧТ с узкополосным трактом и систем связи, использующих сигналы с 8ФМ модуляцией по экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом приведены на рис. 1.

Рис. 1. Средний энергетический выигрыш для различных значений БЫ Я и групп частот 0 (при ст2= 20 дБ) для некогерентного приема ЧТ с узкополосным трактом; для систем связи, использующие сигналы с 8ФМ модуляцией

Моделирование среднего энергетического выигрыша проводилось для следующих групп частот С? = 5; 10; 15; 50; 100; 200; 500; 1000 и . сг2 = 5; 10; 15; 20 дБ. Установлено, что для систем связи, использующих сигналы с 8ФМ модуляцией средний энергетический выигрыш на 8 дБ выше, чем для узкополосного случая приема при одинаковых значениях превышения БИЯ из группы частот

Среднее количество переходов с частоты на частоту в единицу времени в зависимости от относительного значения допустимого превышения БИЯ и корреляционной функции (А/) равно (2):

Щ,К2,(т = ехрК2 П^-'КЩО) , (2)

где Х(0) - среднее количество пересечений процессом г(1) среднего уровня.

Моделирование потока смены частот проводилось для модемов, использующих некогерентный прием ЧТ с узкополосным трактом и для систем связи, использующих сигналы с 8ФМ модуляцией для значения вероятности ошибок Рош = 10'2; 10"3; 10"4; 10"5 и СКО 8№1 равным 5; 10; 15 и 20 дБ. Результаты моделирования для вероятности ошибки Рош = 10"3 представлены на рис. 2.

Рис. 2. График зависимости количества переходов с одной частоты на другую от среднег о превышения БЖ при Рош= Ю"3 для различных значений среднеквадратичного отклонения аг

-- для некогерентного приема ЧТ с узкополосным трактом;

_- для систем связи, использующие сигналы с 8ФМ модуляцией

Результаты моделирования показали, что для обеспечения меньшей вероятности ошибок принимаемого сообщения при одинаковом числе переходов на «лучшую» частоту, требуется большее $N11. Например

при узко полосном случае приема, при Р = 10'4 , гср = 30 дБ, а: = 20 дБ, число переходов К = 3, а при Р = 10"3, гср = 30 дБ, о,~ 20 дБ число переходов К = 2. С увеличением среднеквадратического отклонения БИЯ, т.е. вариаций уровня сигнала и шума в канале на 5дБ, в среднем, число переходов увеличивается в 2-3 раза. Для систем связи, использующих сигналы с 8ФМ модуляцией количество переходов на новую частоту меньше, чем для узкополосного случая приема при тех же значениях среднего значения БЫЯ и среднеквадратического отклонения БЫЯ.

Вероятность ошибки служит количественной мерой оценки помехоустойчивости приема информации. На ионосферных линиях радиосвязи помехоустойчивость определяется в основном отношением сигнал/шум на входе приемника, которое подвержено изменениям за счет случай-1шх изменений уровней сигнала и помех в условиях быстрых и медленных замираний и оценивается как случайная величина. Значения интегральных функций распределения вероятности ошибки с вероятностью приема рош < РоШ.доп. определяют помехоустойчивость ионосферного радиоканала ВЧ связи (3):

Рпр {Рош - Рош.доп) ~ Р

г~2доп

(3)

где рощ.гюп - задаваемая допустимая вероятность ошибки.

Методика определения помехоустойчивости ионосферных радиоканалов по данным наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом при наличии помех представляет следующую последовательность.

1. Принимаемый ЛЧМ сигнал, попадая в приемник обрабатывается методом сжатия в частотной области и выделяется низкочастотный разностный сигнал.

2. Разностный сигнал подвергается спектральному анализу (БПФ) с частотным разрешением бБ. Последовательность спектров для всех частот из диагностируемого диапазона может быть представлена в виде ионограммы наклонного зондирования ионосферы.

3. Для сформированной ионограммы применяются процедуры обнаружения и удаления шумовых спектров, проводится пороговая обработка и удаление мелких объектов и восстановление треков мод на ио-нограмме.

4. Вычисляется ЭЫЯ (г) для всего диапазона зондирования.

5. По массиву экспериментальных данных вычисляется среднее значение $N11 за весь период наблюдения.

6. Вычисляется среднеквадратическое отклонение $N11 ст2.

7. Для заданного значения Р0Ш.д0П или КДО для различных случаев приема вычисляется допустимое БИЯ гЮП.

8. Далее, БКИ, полученное с помощью ЛЧМ-ионозонда, пересчиты-вается в БЖ для системы связи по формуле (4):

гса = г-101ёР°'А/с8 , (4)

где г - БКЛ для ионозонда; Р0 - излучаемая мощность сигнала ионозон-да; Рсв - излучаемая мощность системы связи; - полоса частот системы связи; 8Б - частотное разрешение ЛЧМ ионозонда.

Моделирование помехоустойчивости ионосферных радиоканалов с заданной достоверностью показывает, что использование в системах связи сигналов с 8ФМ модуляцией приводит к увеличению энергетического выигрыша для БИЯ в сравнении с другими видами приема. Средний энергетический выигрыш составляет 8 дБ по сравнению с широкополосными системами связи и 14 дБ - для узкополосных систем.

Методика определения пропускной способности ионосферных радиоканалов на оптимальной рабочей частоте представляет следующую последовательность.

1. По экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы с помощью ЛЧМ ионозонда на заданной рабочей частоте определяются следующие канальные параметры: АБд, Ат, БИЯ. На построенной характеристической поверхности модема определяется точка с заданными на первом шаге параметрами.

2. Если точка находится в области допустимых значений эффективной работы модема, то искомая скорость передачи в радиоканале будет равна Л.

3. Если точка не входит в зону допустимых значений информационных параметров на поверхности характеристической функции модема, то скорость передачи информации понижается, и находится точка в зоне эффективной работы модема при более низкой скорости.

4. При переходе на следующую рабочую частоту, шаги 1-3 повторяются.

По результатам моделирования установлено, что в зависимости от состояния ионосферного радиоканала для помехоустойчивого приема информации необходимы разные 8№1 для обеспечения заданной пропускной способности ионосферного радиоканала. При пропускной способности радиоканала 300 бит/с для спокойной ионосферы БЫЯ составляет 2 дБ, для умеренной ионосферы - 5 дБ, а для возмущенной - 15 дБ. В случае повышения пропускной способности канала связи до 1200 бит/с, требуемые значения БИЛ изменяются. Для спокойной ионосферы составляют 6 дБ, для умеренной - 8 дБ, для возмущенной -20 дБ. При изменении состояния ионосферного радиоканала, используя

один и тот же модем, необходимо проводить перестройку скорости передачи информации системы связи или изменять мощность излучения сигнала. Если необходимо обеспечить фиксированное значение мощности излучения и скорости передачи информации, необходимо изменить используемую рабочую частоту или модем.

В третьей главе дано научное обоснование работы аппаратно-программного комплекса наклонного зондирования ионосферы широкополосным JI4M сигналом для определения помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов.

Общее выражение для JI4M сигнала, излучаемого передатчиком ио-нозонда, может быть представлено в виде:

ar(t) = a0 •cos(^2i^/H/ + 0,5/-/2j+(i (5)

где / = /„+/•/ - текущая частота; /е[/п,/к], f„nfK- начальная и

конечная частоты излучаемого сигнала соответственно; / = df /dt -

скорость изменения частоты, - начальная фаза сигнала.

После распространения диагностирующего ЛЧМ сигнала в ионосферном стационарном радиоканале, принимаемый сигнал aR{t) можно записать следующим образом:

ЙЯ(0 = |Я(/)|-Я0соз(РЯ(0), (б)

где ?>#(<) = [^.л^/Л ■(' - гф)+ 0,5/ ■(' - гф ij - фазовая задержка, \Нф\

- коэффициент ослабления сигнала при его распространении в ионосферном радиоканале, а частота является функцией времени.

Фазовая задержка тф ЛЧМ сигнала зависит от частоты излучаемого сигнала /: Тф - Тф (,). Принимаемый ЛЧМ сигнал, попадая в приемник,

обрабатывается методом сжатия в частотной области, который заключается в перемножении принимаемого ЛЧМ сигнала с сигналом гетеродина a7(t), когерентным излучаемому ЛЧМ сигналу и выделении низкочастотного разностного сигнала.

Низкочастотный разностный сигнал A(t), выделяемый ФНЧ, можно записать в виде:

= J^if! • cos^// - 0.5/ -г ф2 + / -г ф ■ t j + Ьф j, где Аф =фх-ф2 ■

Частота F разностного сигнала A(i) может быть вычислена нахождением производной от фазы по времени. Частоту разностного сигнала можно записать в следующем виде, она зависит от скорости изменения частоты JI4M сигнала и его групповой задержки в ионосферном радиоканале:

dr,

где т = / ■ ——+тф - групповая задержка ЛЧМ сигнала в ионосфере.

Далее разностный сигнал подвергается спектральному анализу с частотным разрешением 8F, которому соответствует время анализа 7э ~ 1/57^ и для каждого элемента сигнала вычисляется быстрое преобразование Фурье. Последовательность спектров для всех частот из диагностируемого диапазона (3-30 МГц) может быть представлена в виде ионограммы наклонного зондирования ионосферы (НЗИ), где разностная частота пересчитывается в задержку по формуле:

Р =/-г " " , (9)

По ионограммам НЗИ в текущий момент времени определялась ОРЧ, на которой $N11 имеет максимальное значение, и далее по массиву ОРЧ строится суточный ход ОРЧ. Примеры суточного хода ОРЧ для радиолинии г. Иркутск - г. Йошкар-Ола для весеннего периода для узкополосного и широкополосного сигналов приведены на рис. 3.

Суточный ход ОРЧ для радиол икни Ир*утск-Й««к»р. Ола весна 2004г. при у же полосной сигнал»

Суточным ход ОРЧ дня радиолнмни Иркутск-Йошкар-Ола »есна 200 Jr, при инроюлолоеном сигнале

Й Ï 8 8 Я е R R 8 « Я g g 8 8 s 8

Вр«1Я, сути»

Врем, cyiw

Рис. 3. Суточный ход ОРЧ для радиолинии г. Иркутск - г. Йошкар-Ола

Определение ДОРЧ по экспериментальным ионограммам НЗИ с помощью ЛЧМ сигнала представляет следующую последовательность:

1. Определение ННЧ в данный момент времени ^ по ионограммам наклонного зондирования ионосферы.

2. Определение МНЧ в данный момент времени t, по ионограммам наклонного зондирования ионосферы.

3. Определение полосы пропускания декаметрового радиоканала в данный момент времени t;.

4. Определение ОРЧ в диапазоне полосы пропускания радиоканала для момента времени t, по критерию максимума SNR (Z) с помощью программы Ionogramm Explorer.

5. Определение КДО = -lg(Pom) по заданной вероятности допустимой ошибки принимаемого сигнала Рош.

6. Определение диапазона частот по заданному КДО, в пределах которого вероятность ошибки не превышает заданного допустимого значения.

7. Определение ДОРЧ радиоканала в данный момент времени t|.

8. Шаги 1-7 повторяются для других моментов времени tj

По разработанной во второй главе диссертации методике определения помехоустойчивости радиоканалов, составлен алгоритм ее расчета и разработано программное обеспечение с целью автоматизации проведения вычислительного и натурного экспериментов, на которое получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ [10].

В четвертой главе представлены результаты апробации разработанных методик и алгоритмов расчета ДОРЧ и помехоустойчивости ионосферных радиоканалов с заданной достоверностью, полученные на основе вычислительных и натурных исследований ионосферы, с помощью ЛЧМ сигнала на радиотрассах: г. Иркутск - г. Йошкар-Ола, г. Хабаровск - г. Йошкар-Ола и о. Кипр - г. Йошкар-Ола.

Экспериментальные значения отношений ДОРЧ/МНЧ для радиолинии о. Кипр - г. Йошкар-Ола с учетом использования различных модемов радиосвязи приведены в таблице. Аналогичные исследования были проведены на радиолиниях г. Иркутск - г. Йошкар-Ола и г. Хабаровск -г. Йошкар-Ола.

Таблица

\ Вид ^чщшема Время года Некогерентный прием с ЧТ с узкополосным трактом Некогерентный прием ЧТ с широкополосным трактом и суммированием мощностей парциальных лучей Прием сигналов с 8ФМ модуляцией

Весна, день 0.72-0.87 0.77-0.85 0.58-0.99

Весна, ночь 0.77-0.96 0.79-0.88 0.57-0.999

Лето, день 0.82-0.98 0.85-0.94 0.54-1

Лето, ночь 0.78-0.95 0.8-0.92 0.51-0.999

Осень, день 0.78-1 0.93-0.95 0.55-1

Осень, ночь 0.665-1 0.9-0.92 0.685-1

Зима, день 0.64-0.92 0.85-0.91 0.57-0.988

Зима, ночь 0.59-0.9 0.82-0.9 0.53-0.99

Результаты экспериментальной оценки помехоустойчивости ионосферных каналов для радиолинии о. Кипр - г. Йошкар-Ола для дневного и ночного времени суток для узкополосного и широкополосного случаев приема приведены на рис. 4 и 5.

По результатам исследования помехоустойчивости ионосферных радиоканалов установлены следующие закономерности: для узкополосного приема для радиолинии о. Кипр - г, Йошкар-Ола для различных сезонов помехоустойчивость с вероятностью ошибки 10° получилась достаточно высокой для диапазона (0,80-0,95) ррАВ и составляет (0,9-0,99)

рмнч

для дневного и ночного времени суток. Для радиолинии г. Хабаровск -г. Йошкар-Ола диапазон ОРЧ сужается в 2 раза, а помехоустойчивость в 2 раза хуже, чем для соответствующих сезонов для радиолинии о. Кипр - г. Йошкар-Ола.

Рис. 4. Экспериментальные значения помехоустойчивости приема для некогерентного приема ортогональных сигналов с активной паузой

Рис. 5. Экспериментальные значения помехоустойчивости для случая приема с суммированием мощностей парциальных лучей

На радиолинии г. Иркутск - г. Йошкар-Ола наблюдаются два максимума на частотах 0,65 ^РАБ и 0,85 ^РАБ . Значения помехоустойчивости

?мнч рмнч ' в максимумах составляют 0,75 и 0,9 соответственно. Для всех случаев приема и исследуемых радиолиний в дневное летнее время помехоустойчивость выше, чем в соответствующее время для других сезонов.

В заключении сформулированы основные результаты работы и рекомендации по их использованию. Обозначены возможные направления дальнейших исследований.

В приложении приведены некоторые экспериментальные результаты авторских исследований, а также личный вклад автора в опубликованные работы.

Основные выводы по работе:

Совокупность результатов выполненной работы можно квалифицировать как решение актуальной задачи повышения помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи за счет применения радиозондирования линейно-частотно модулированными сигналами.

1. Разработана методика определения диапазонов оптимальных рабочих частот по данным наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом. Создан банк экспериментальных данных диапазонов оптимальных рабочих частот для стандартных модемов связи. В результате исследований ДОРЧ установлено, что для всех исследуемых радиолиний для случая использования сигналов с 8ФМ модуляцией для всех сезонов наблюдается расширение границ ДОРЧ по сравнению со случаями некогерентного приема с ЧТ с узкополосным трактом и некогерентного приема ЧТ с широкополосным трактом и суммированием мощностей парциальных лучей. На радиолинии г. Иркутск - г. Йошкар-Ола для весеннего и осеннего периода нижняя граница ДОРЧ увеличивается на 37% для узкополосного приема и на 28% - для широкополосного приема. Для радиолинии о. Кипр - г. Йошкар-Ола для этого же периода днем нижняя граница ДОРЧ увеличивается на 19% по сравнению с узкополосным приемом и на 18% - по сравнению с широкополосным. Для радиолинии г. Хабаровск - г. Йошкар-Ола в летний период при переходе от ночного к дневному времени суток границы ДОРЧ остаются постоянными для всех случаев приема, а для зимнего периода происходит расширение в 2 раза границ ДОРЧ для ЧТ с узкополосным трактом и уменьшение в 2 раза - для ЧТ с широкополосным трактом и суммированием мощностей парциальных лучей; ■'

численного моделирования установлено, что при применении сигналов с 8ФМ модуляцией наблюдается энергетический выигрыш по отношению БМЯ в сравнении с другими модемами (видами приема) при обеспечении одинаковой помехоустойчивости. Например, на радиолинии г. Иркутск - г. Йошкар-Ола, Рпр = 0,95, выигрыш в отношении сигнал/шум на 14 дБ больше по сравнению с энергетическим выигрышем при использовании некогерентного приема ЧТ с широкополосным трактом и суммированием мощностей парциальных лучей и на 32 дБ по сравнению с некогерентным приемом ЧТ с узкополосным трактом. Результатом является снижение на порядок значений допустимых вероятностей ошибок при приеме данных и мощностей излучения систем радиосвязи.

3. Разработана методика оценки пропускной способности радиоканала ионосферной радиосвязи по экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы широкополосным ЛЧМ-сигналом. Получены экспериментальные зависимости значений пропускной способности радиоканала (II) от отношения сигнал/шум (Т), которые можно аппроксимировать полиномами второй степени: а) для случая спокойной ионосферы: Я = 7} -8Ъ +16, где 2 дБ < Ъ < 6 дБ; б) для умеренной ионосферы: Й. = 7} -12Z +6, где 5 дБ < Ъ < 7 дБ; в) для возмущенной ионосферы: = Z2 -АЪ -163, где 15 дБ < Ъ < 29 дБ. Для адаптации системы связи к изменениям состояния ионосферного радиоканала, используя один и тот же модем, необходимо проводить перестройку скорости передачи информации системы связи или изменять мощность излучения сигнала.

4. Разработаны методика и алгоритм оценки помехоустойчивости с заданной достоверностью по результатам наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом. Алгоритм программно реализован, что позволило модернизировать аппаратно-программные средства системы радиозондирования ионосферы. Получены статистически устойчивые экспериментальные оценки помехоустойчивости радиоканалов на исследуемых линиях связи. Исследуемые радиолинии имеют различную протяженность и географическую ориентацию: г. Иркутск -г. Йошкар-Ола (3,5 тыс. км) и г. Хабаровск - г. Йошкар-Ола (5,7 тыс. км) имеют широтное расположение, а радиолиния о. Кипр - г. Йошкар-Ола (2,6 тыс. км) - меридиональное относительно силовых линий магнитного поля Земли. Условия распространения радиоволн и законы отражения от ионосферы будут различны. Снижение помехоустойчивости ионосферных радиоканалов вызывают следующие факторы: эффекты многолучевости при распространении сигналов, затухание и замирания сигнала.

5. Разработаны рекомендации по повышению помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи с использованием панорамного ЛЧМ ионозонда. Установлено, что наиболее эффективным методом, позволяющим оценить состояние канала и его оптимальные характеристики, является предсеансовое наклонное зондирование ионосферных ВЧ радиоканалов ЛЧМ сигналами. Совокупность полученных автором результатов и рекомендаций для практики ионосферной радиосвязи позволяет повысить эффективность радиотехнических систем передачи информации.

Основные публикации по теме диссертации

Научные статьи, опубликованные в изданиях, определённых ВАК

1. Иванов, В. А. Оценка надежности декаметровых систем передачи информации по экспериментальным данным панорамного зондирования ионосферы широкополосным сигналом / В. А. Иванов, Н. В. Рябова, М. И. Бастракова // Телекоммуникации. - 2010. - № 2. - С. 12-27.

2. Иванов, В. А. Экспериментальное исследование диапазонов оптимальных рабочих частот адаптивных дальних радиолиний по результатам панорамного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом / В.А.Иванов, Н. В. Рябова, М. И. Бастракова // Вестник ННГУ им. Н. И. Лобачевского. - 2010. - № 3. - С. 35-42.

3. Рябова, Н. В. Оптимизация информационно-технических характеристик систем декаметровой радиосвязи для повышения их надежности / Н. В. Рябова, М. И. Бастракова // Вестник МарГТУ. - 2010. - № 2. -С. 21-27.

Научные статьи, опубликованные в других изданиях

4. Бастракова, М. И. Экспериментальное исследование диапазонов оптимальных рабочих частот декаметровых систем связи / М. И. Бастракова // Вестник МарГТУ - 2008. - № 2(3). - С. 3-12.

Статьи, опубликованные в сборниках международных и всероссийских конференций

5. Результаты измерения и фильтрации помех в КВ диапазоне /

B. А. Иванов, Н. В. Рябова, М. И. Бастракова, В. В. Павлов, Ю. А. Токарев // Радиолокация, навигация и связь: труды 9-й Международной научно-технической конференции (МЖХ2005). - Воронеж, 2005. -

C. 654-659.

6. Иванов, В. А. Характеристики одномодовых каналов ионосферного распространения декаметровых радиоволн / В. А. Иванов, Д. В. Иванов, Н. В. Рябова, М. И. Бастракова [и др.] // Распространение радиоволн: труды XXI Всероссийской научной конференции. - Йошкар-Ола, 2005. - Т. 1. - С. 216-219.

7. Рябова, Н. В. Экспериментальное исследование влияния условий распространения радиоволн в среднеширотной ионосфере на надежность декаметровых систем радиосвязи / Н. В. Рябова, М. И. Бастракова, А. В. Мальцев // Материалы 61-ой научной сессии, посвященной Дню Радио, 17-19 мая 2006 г. - М., 2006. - С. 68-70.

8. Рябова, Н. В. Исследование надежности декаметровых систем связи на трассах протяженностью 2.6-5.7 Мм на основе данных панорамного зондирования ионосферных радиолиний / Н. В. Рябова, М. И. Бастракова, А. В. Мальцев // Радиолокация, навигация и связь: труды 13-й Международной научно-технической конференции (1ШМСС2007). - Воронеж, 2007. - С. 1187-1197.

9. Иванов, В. А. Экспериментальная оценка диапазонов оптимальных рабочих частот ионосферных радиолиний и скорости передачи данных декаметровых радиосистем / В. А. Иванов, Н. В. Рябова, М. И. Бастракова // Радиолокация, навигация и связь: труды 15-й Международной научно-технической конференции. (1Ш^СС2010). - Воронеж, 2010.-С. 1049-1056.

Свидетельства о государственной регистрации разработки

10. Рябова Н. В., Бастракова М. И. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ «Программа расчета надежности приема сигналов в декаметровых ионосферных системах связи по результатам наклонного зондирования ионосферы широкополосным ЛЧМ сигналом» №2010616855 от 14.10.2010, Роспатент. - М, 2010.

Тезисы докладов, опубликованные в сборниках международных и всероссийских конференций

11. Влияние на характеристики остаточной компоненты суточного хода максимально наблюдаемых частот уровня геомагнитной активности / В. А. Иванов, Н. В. Рябова, Лыонг Вьет Лок, А. М. Насырова, М. И. Бастракова // Тез. докл. 60-й научной сессии, посвященной Дню радио.-М.: МЭИ, 2005.-С. 141-142.

12. Расчет надежности коротковолновой связи с заданной достоверностью / Н. В. Рябова, М. И. Бастракова, А. В. Мальцев // Тез. докл. 12 Международная научно-технической конференции студентов и аспирантов. - М.: МЭИ, 2006.- Т. 1. - С. 560.

13. Рябова, Н. В. Исследование надежности приема с заданной достоверностью для декаметровых каналов связи на основании наклонного зондирования ионосферы ЛЧМсигналом / Н. В. Рябова, М. И. Бастракова, А. В. Мальцев // Тез. докл. Международной молодежной научной конференции XIV Туполевские чтения. - Казань, 2006. - С. 59-60.

14. Бастракова, М. И. Исследование статистики ОРЧ на радиолиниях различной протяженности / М. И. Бастракова, М. Е. Тарасова // Тез. докл. Всероссийской научной студенческой конференции. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007. - С. 54.

15. Бастракова, М. И. Моделирование надежности ДКМ радиосвязи с применением помехозащищенных сигналов / М. И. Бастракова, Н. А. Вычугжанина, П. М. Юрьев // Тез. докл. Международной молодежной научной конференции XV Туполевские чтения. - Казань, 2007. -С. 48.

16. Бастракова, М. И. Моделирование потока смены частот при автоматическом выборе рабочей частоты / М. И. Бастракова, А. А. Смирнова // Тез. докл. Международной студенческой конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам. - Йошкар-Ола: МарГТУ,

2008.-С. 45.

17. Бастракова, М. И. Исследование характеристик помехоустойчивости декаметровых модемов связи с помощью ЛЧМ ионозондов / М. И. Бастракова, Е. А. Семин, Ю. А. Петров // Тез. докл. Международной молодежной н.-т. конференции XVII Туполевские чтения. - Казань,

2009. - С. 78-79.

18. Бастракова, М. И. Исследование статистики ОРЧ с помощью ЛЧМ ионозонда на среднеширотных радиолиниях / М. И. Бастракова, Е. А. Семин // Тез. докл. Международной студенческой конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам. - Йошкар-Ола: МарГТУ,2009.-С. 38.

19. Бастракова, М. И. Моделирование характеристик помехоустойчивости для различных модемов КВ связи / М. И. Бастракова, Ю. А. Петров // Тез. докл. Международной студенческой конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2009.-С. 57.

20. Бастракова, М. И. Определение диапазонов оптимальных рабочих частот среднеширотных радиолиний по данным наклонного зондирования ионосферы / М. И. Бастракова, М. И. Рябова, П. Е. Сарафанни-ков, А. А. Чернов // 52-я научная конференция МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук»: тез. докл. / ГОУВПО «МФТИ (ГУ)» - М., 2009. - VIII. - С. 41-44.

21. Бастракова, М. И. Экспериментальное исследование диапазонов оптимальных рабочих частот в периоды различной солнечной активности / М. И. Бастракова, М. И. Рябова, П. Е. Сарафанников, А. А. Чернов // Тез. докл. 16 Международная н.-т. конференции студентов и аспирантов. - М.: МЭИ, 2010. - Т. 1. - С. 105-106.

Формат 60x84 7i6. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ Н213.

Типография Издательства Казанского государственного технического университета 420111, Казань, ул. К. Маркса, 10

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Бастракова, Марина Ивановна

Введение.

1 Способы повышения помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи.

1.1 Факторы, оказывающие влияние на помехоустойчивость и пропускную способность радиоканалов ионосферной связи.

1.2 Помехоустойчивость приема - двоичных сообщений с заданной достоверностью.

1.3 Результаты статистических исследований помехоустойчивости и пропускной способности ионосферных радиоканалов на трассах различной протяженности.

1.4 Современные подходы к повышению помехоустойчивости и пропускной способности ионосферных радиоканалов на основе диагностики радиолиний и автоматизации выбора рабочих частот.

1.4.1 Организационно - технические меры повышения эффективности ионосферной ВЧ радиосвязи.

1.4.2 Аппаратурно-технические меры повышения эффективности ионосферной радиосвязи.

1.4.3 Зондирование ионосферы сложными линейно-частотно модулированными радиосигналами.

1.5 Существующее противоречие. Цель работы и решаемые задачи.

2 Математическое моделирование функционирования радиолиний с автоматическим выбором оптимальных частот святи.

2.1 Алгоритмы функционирования радиолиний.

2.2 Методика определения диапазона оптимальных рабочих частот с помощью ЛЧМ - ионозонда.

2.3 Методика определения и моделирование потока смены частот при автоматическом выборе оптимальной рабочей частоты.

2.4 Методика определения пропускной способности ионосферных каналов связи для различных состояний ионосферы.

2.5 Методика расчета и моделирование помехоустойчивости радиоканалов ионосферной связи по экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом.

2.6 Выводы и постановка задач натурных исследований радиолиний большой протяженности.

3 Техника эксперимента и алгоритмы обработки данных по результатам наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом.

3.1 Программно-аппаратный комплекс наклонного зондирования ионосферы широкополосным ЛЧМ-сигналом.

3.2 Алгоритм расчета частотных зависимостей отношения сигнал/шум по экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы широкополосным ЛЧМ-сигналом.

3.3 Алгоритм определения оптимальных рабочих частот и ДОРЧ по экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы широкополосным ЛЧМ-сигналом.

3.4 Алгоритм оценки помехоустойчивости радиоканала ионосферной связи по экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы

3.5 Выводы и постановка задач натурных экспериментов.

4 Натурные эксперименты исследования разработанных методик и алгоритмов обработки данных наклонного зондирования ионоферы ЛЧМ сигналом.

4.1 Характеристики исследуемых радиолиний и условий проведения натурных экспериментов по ЛЧМ зондированию радиолиний.

4.2 Экспериментальная оценка ДОРЧ по результатам наклонного зондирования ионосферы широкополосным ЛЧМ-сигналом.

4.3 Статистика ОРЧ для исследуемых радиолиний.

4.4 Оценка эффективности использования KB модемов при различных пропускных способностях радиоканалов.

4.5 Экспериментальная оценка помехоустойчивости радиоканала ионосферной связи для исследуемых радиолиний на относительной сетке частот.

4.5.1 Некогерентный прием ортогональных сигналов с активной паузой.

4.5.2 Неоптимальный узкополосный прием по огибающей.

4.5.3 Некогерентный разнесенный прием.

4.5.4 Случай приема с суммированием мощностей лучей.

4.6 Исследование потерь помехоустойчивости из-за различных факторов

4.7 Рекомендации по повышению помехоустойчивости и пропускной способности радиоканала ионосферной связи с помощью ЛЧМ ионозонда

Введение 2010 год, диссертация по радиотехнике и связи, Бастракова, Марина Ивановна

Диссертация посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям характеристик узкополосных ионосферных многолучевых радиоканалов, разработке и исследованию методик и алгоритмов обработки сложного линейно-частотно модулированного сигнала, используемого для наклонного зондирования ионосферных линий высокочастотной радиосвязи (330 МГц) при наличии помех, с целью повышения помехоустойчивости и пропускной способности их работы.

В ней разработаны методики оценки помехоустойчивости с заданной достоверностью и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи по экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом, диапазонов оптимальных рабочих частот (ДОРЧ) при использовании в системе связи различных последовательных радиомодемов, среднего энергетического выигрыша при групповом использовании частот и плотности потока смены частот при автоматическом выборе оптимальной рабочей частоты из ДОРЧ с использованием ионозонда с ЛЧМ сигналом.

Для реализации созданных методик были разработаны алгоритмы и программы, позволившие модернизировать аппаратно-программные средства системы радиозондирования ионосферы с применением ЛЧМ сигнала. Были проведены исследования в натурных и вычислительных экспериментах созданных методик и алгоритмов для трасс протяженностью 2,6-5,7тыс.км в зависимости от возмущенности, времени суток, сезона, и собран фактический материал об исследуемых характеристиках систем ионосферной связи и разработаны рекомендации для практики дальней высокочастотной связи.

На основе результатов теоретических исследований дана интерпретация экспериментальных данных, на практике проверена адекватность предложенных методик и алгоритмов. Сопоставление полученных экспериментальных данных о характеристиках узкополосных высокочастотных J радиоканалов с результатами измерений других авторов, проведенных иными 8 методами, подтвердило достоверность и обоснованность результатов диссертационного исследования.

Актуальность темы диссертационного исследования.

Радиосвязь в декаметровом диапазоне играет важную роль как средство магистральной внутренней и международной, зоновой, подвижной и производственно-диспетчерской связи общего и ведомственного пользования. Несмотря на то, что в условиях быстрого развития высокоэффективных оптоволоконных, радиорелейных и спутниковых систем связи удельный вес и назначение ионосферной радиосвязи изменяется, в настоящее время резко возросла ее необходимость. Кроме этого, Правительственная комиссия по развитию телерадиовещания в России одобрила предложение о национальном стандарте цифрового радиовещания для диапазонов длинных, средних и коротких волн и Минкомсвязи разработало проект о применении системы цифрового радиовещания стандарта DRM (Digital Radio Mondiale). При передаче информации по ионосферным радиоканалам возникают ошибки в принимаемом сообщении, обусловленные влиянием условий распространения радиоволн, таких как замирания и многолучевость, а также воздействием различного рода шумов и помех. Эти физические эффекты приводят к значительным искажениям принимаемого сигнала и ухудшают помехоустойчивость приема в системах радиосвязи. На ионосферных линиях радиосвязи помехоустойчивость определяется в основном отношением сигнал/шум на входе приемника, которое подвержено регулярным изменениям за счет случайных изменений уровней сигнала и помех в условиях быстрых и медленных замираний и оценивается как случайная величина. Определение помехоустойчивости и пропускной способности ионосферного канала позволяет наиболее эффективно его использовать.

В настоящее время существует два способа решения этой проблемы. Первый состоит в разработке систем связи и передачи информации с учетом физических особенностей радиоканала. Второй - в создании адаптивных систем со средствами диагностики среды распространения радиоволн на основе радиозондирования ионосферы линейно-частотно модулированным сигналом. В последние годы за рубежом и в нашей стране развивается направление создания систем декаметровой связи, оборудованных комплексами оперативной диагностики ионосферных радиоканалов. На основе зондирования выполняется измерение ключевых параметров радиолинии в некоторой полосе частот и затем происходит прогнозирование дальнейших изменений характеристик радиоканалов.

Вопросы помехоустойчивости радиоканалов ионосферной связи рассматривались в исследованиях Е.Н Коноплевой, Е.А Хмельницкого, В.Ф. Комаровича, В.Н. Сосунова, О.В. Головина и С.П. Простова. Существенный вклад в создание и развитие теории зондирования ионосферы и разработку ионозондов в нашей стране внесли В.А. Иванов, Н.В. Рябова, В.П. Урядов, В.И. Куркин, Ю.Н. Черкашин и за рубежом P.S.Cannon, M.J.Angling, N.C.Davies, B.Lundborg.

В последние десятилетия в различных регионах земного шара активно развиваются как глобальные, так и локальные сети JI4M ионозондов, создаваемые на базе трасс различной протяженности и географической ориентации. Поэтому основная проблема диагностики каналов ионосферной связи состоит в необходимости развития аппаратно-программных средств, позволяющих получать оценки помехоустойчивости и пропускной способности - радиоканалов для повышения эффективности работы систем ионосферной ВЧ радиосвязи (З-ЗОМГц). В этой связи поставленная тема диссертационного исследования является актуальной.

Объектом исследования являются узкополосные многолучевые радиоканалы ионосферной связи в условиях воздействия помех.

Предметом исследования являются разработка и исследование методик и алгоритмов обработки зондирующего линейно-частотно модулированного сигнала с целью повышения помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи при наличии помех.

Методы исследования. Для решения поставленных задач и получения основных научно-практических результатов использованы методы теории

10 распространения радиоволн в ионосфере, методы математического моделирования, системный подход к анализу и синтезу алгоритмов автоматической обработки сигналов ЛЧМ-ионозонда на фоне помех. Теоретические результаты были получены с помощью аналитических методов теории вероятностей и математической статистики, методов корреляционного анализа, методов линейной алгебры и матричных вычислений. Также в работе применялись методы численного моделирования с использованием лицензированных пакетов прикладных программ МаЛСас!

Научная новизна

1. Созданы методики, позволяющие на основе данных наклонного зондирования ионосферной линии связи сложными ЛЧМ сигналами, производить в автоматическом режиме оценку: диапазонов оптимальных рабочих частот; среднего энергетического выигрыша при групповом использовании частот и плотности потока смены частот при автоматическом выборе оптимальной рабочей частоты из ДОРЧ; пропускной способности ионосферных радиоканалов на оптимальной рабочей частоте с заданной вероятностью ошибки принятого сообщения; помехоустойчивости радиоканалов с заданной достоверностью.

3. Создан банк экспериментальных данных диапазонов оптимальных рабочих частот для стандартных модемов связи. Получены статистически устойчивые экспериментальные оценки исследуемых характеристик радиоканалов для линий дальней ионосферной связи меридионального и широтного направлений протяженностью 2,6-5,7тыс.км в условиях многолучевости.

4. Проведена экспериментальная оценка и сравнительный анализ помехоустойчивости ионосферных каналов при наличии помех на дальних радиолиниях протяженностью 2,6-5,7 тыс.км в различные сезоны года и время суток для стандартных модемов по данным наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом.

Положения выносимые на защиту

- диапазонов оптимальных рабочих частот при использовании в системе связи различных радиомодемов;

3. Набор экспериментальных данных полученных оценок: ДОРЧ, ОРЧ для радиолиний меридионального и широтного направлений протяженностью 2,65,7 тыс.км в условиях многолучевости и при наличии помех.

Достоверность выводов и рекомендаций обеспечивается соответствием результатов, полученных путем аналитического и численного моделирования, результатам экспериментальных исследований, выполненных в рамках данной работы и другими исследователями. Эффективность разработанных алгоритмов

12 подтверждена натурными испытаниями, которые показали хорошее согласование с другими методиками обработки и повторяемость результатов на больших объемах экспериментальных данных.

Практическая значимость работы. Практические результаты диссертационной работы связаны с возможностью применения разработанных методик и алгоритмов для задач диагностики и исследования ионосферных радиоканалов. Они также могут применяться в системах частотного обеспечения ионосферных радиолиний для повышения эффективности радиотехнических систем магистральной радиосвязи, радионавигации и загоризонтной радиолокации.

Разработанные методики могут быть использованы для создания автоматизированных систем радиопрогнозирования в адаптивных системах ВЧ радиосвязи и в ионосферных исследованиях. Разработанные алгоритмы на основе предложенных принципов позволяют в автоматическом режиме получать новую информацию о суточных, сезонных и других вариациях параметров ионосферы путем обработки больших массивов данных.

XIV, XV, XVI Туполевские чтения (г. Казань, 2006г., 2007г., 2008г.), XIII, XIV,

XV, XVI Международных научно-технических конференциях «Радиолокация, навигация, связь» (г. Воронеж, 2007г., 2008г., 2009г., 2010г.), 15

Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов, (г.Москва, 2009г.), Международных научно-технических конференциях по естественно-научным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу -творчество молодых», (г.Йошкар-Ола, 2007г., 2008г., 2009г.).

Публикации. Автором опубликовано по теме диссертации 21 работа, из них: 3 статьи опубликованы в журналах, рекомендованных ВАК РФ по направлению «Радиотехника и связь» («Телекоммуникации» ОАО «Наука и технологии», «Вестник ННГУ им. Н.И. Лобачевского» и «Вестник МарГТУ»); 17 работ в сборниках статей, в трудах и тезисах конференций и симпозиумов; получено 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты работы использовались при выполнении исследований погосударственным контрактам по Федеральной целевой научно-технической программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002-2006 годы (госконтракт № 02.442.11.7152, шифр РИ-19.0/002/170); по проекту № 2.1.1/3896. Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы); при выполнении грантов Российского фонда фундаментальных исследований №№ 05-07-90313, 06-02-16089, 07-05-12047, 08-02-12081, 09-07-00331, 10-07-00466. Результаты исследований реализованы в Управление федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникации по РМЭ. Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе и научной работе ГОУ ВПО «МарГТУ».

Личный вклад автора. В работах [9,12,30,90,112,114,117,120,121,123,124] диссертантом была выполнена разработка методик и алгоритмов расчета помехоустойчивости радиоканалов ионосферной связи. В работах [7,8,10,11,15,16,52,58,59] автором разработаны методика автоматической оценки ДОРЧ по экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы широкополосным ЛЧМ сигналом и получены их оценки. Результаты вычислительного эксперимента среднего энергетического выигрыша при групповом использовании частот, плотности потока смены частот при автоматическом выборе оптимальной рабочей частоты из ДОРЧ и скорости передачи данных для ионосферных радиоканалов на определенной рабочей частоте с заданной помехоустойчивостью для различных состояний ионосферы представлены в работах [12,13,57,59]. Диссертантом проанализированы полученные результаты и сделаны основные выводы. Печатная работа [8] написана автором самостоятельно.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка (143 наименования) и 3 приложений, изложена на 158 страницах машинописного текста, в котором приведено 28 рисунков и 14 таблиц.

Заключение диссертация на тему "Повышение помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи с применением зондирующего линейно-частотно модулированного сигнала"

3.5 Выводы и постановка задач натурных экспериментов

В третьей главе дано обоснование работы аппаратно-программного комплекса наклонного зондирования ионосферы широкополосным ЛЧМ сигналом, а также приведены алгоритмы расчета частотных зависимостей определения ОРЧ и ДОРЧ и оценки помехоустойчивости радиоканала ионосферной связи по экспериментальным данным наклонного зондирования ионосферы широкополосным ЛЧМ сигналом.

Показано, что оптимальная рабочая частота должна находиться в диапазоне ННЧ и МНЧ, которые определяют полосу прозрачности радиоканала. По разработанному алгоритму определения ОРЧ и ДОРЧ по ионограммам наклонного зондирования ионосферы в текущий момент времени определяется ОРЧ, на которой 8N11 имеет максимальное значение и строится суточный ход ОРЧ для исследуемых радиолиний для узкополосного и широкополосного случаев приема в различные сезоны. Далее в частотном диапазоне от ННЧ до МПЧ, производится оценка качества каналов. Критерием качества является значение вероятности ошибки передачи данных Рош. Для выбранных каналов рассчитываются следующие рабочие параметры: коэффициент двоичной ошибки (КДО=-^(Рош)), максимальная скорость передачи данных; мощность передатчика, необходимая для обеспечения заданного уровня вероятности ошибки. Можно задать ДОРЧ с максимальным значением КДО и определять ОРЧ по критерию минимума вероятности ошибки (максимуму КДО).

Разработанный алгоритм оценки помехоустойчивости радиоканала ионосферной связи позволяет на основе экспериментальных данных наклонного зондирования ионосферы с помощью ЛЧМ ионозонда определить условия приема с Рош^ Рошлои. • и проводить оценку помехоустойчивости с заданной достоверностью. В четвертой главе диссертации необходимо:

1. Провести апробацию разработанных методик и алгоритмов в натурных экспериментах на радиолиниях различной протяженности, с целью проверки эффективности их работы.

2. Создать базу фактических экспериментальных данных полученных оценок: ДОРЧ и ОРЧ для стандартных последовательных модемов для радиолиний протяженностью 2,6-5,7тыс.км.

3. Создать базу данных помехоустойчивости радиоканалов ионосферной связи на дальних радиолиниях протяженностью 2,6-5,7тыс.км в различные сезоны года и время суток для стандартных последовательных модемов по данным наклонного зондирования ионосферных линий ВЧ связи.

4. Выработать рекомендации для повышения эффективности работы систем дальней ВЧ радиосвязи.

4 Натурные эксперименты исследования разработанных методик и алгоритмов обработки данных наклонного зондирования ионоферы ЛЧМ сигналом

4.1 Характеристики исследуемых радиолиний и условий проведения натурных экспериментов по ЛЧМ зондированию радиолиний

В экспериментах по наклонному зондированию ионосферных радиолиний непрерывными ЛЧМ-сигналами используются ионозонды, разработанные в МарГТУ (г.Йошкар-Ола) и в ИСЗФ РАН (г.Иркутск). ЛЧМ-ионозонд предназначен для исследования ионосферного распространения радиоволн и радиосигналов ДКМ диапазона, а также для исследования физических процессов, происходящих в ионосферной плазме. Описание принципа работы и основные технические характеристики ЛЧМ-ионозонда даны в третьей главе ЗОНД позволяет оперативно получить информацию: о ДЧХ ионосферной линии связи, частотной дисперсии канала; структуре помех в ДКМ диапазоне, отношении сигнал/шум (S/N), ОРЧ, памяти канала, скорости передачи информации, требуемых мощностей излучения, КДО для узкополосных и широкополосных систем связи.

Для экспериментальных исследований были использованы данные наклонного зондирования ионосферы сетью ЛЧМ ионозондов на радиотрассах: г.Иркутск - г.Йошкар-Ола, г.Хабаровск — г.Йошкар-Ола и о.Кипр -г.Йошкар-Ола. Передатчики расположены в г.Иркутске, г.Хабаровске и на о.Кипре. Приемный пункт находился в г.Йошкар-Оле. Экспериментальная сеть ЛЧМ ионозондов для наклонного зондирования ионосферы на исследуемых радиолиниях приведена на рис. 4.1.1. Данные о сети ионозондов представлены в таблице 4.1.1.

Заключение

1. Разработана методика определения диапазонов оптимальных рабочих частот по данным наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом. Создан банк экспериментальных данных диапазонов оптимальных рабочих частот для стандартных модемов связи. В результате исследований ДОРЧ установлено, что для всех исследуемых радиолиний для случая использования сигналов с 8ФМ модуляцией для всех сезонов наблюдается расширение границ ДОРЧ по сравнению со случаями некогерентного приема с ЧТ с узкополосным трактом и некогерентного приема ЧТ с широкополосным трактом и суммированием мощностей парциальных лучей. На радиолинии г.Иркутск - г.Йошкар-Ола для весеннего и осеннего периода нижняя граница ДОРЧ увеличивается на 37% для узкополосного приема и на 28% - для широкополосного приема. Для радиолинии о.Кипр - г.Йошкар-Ола для этого же периода днем нижняя граница ДОРЧ увеличивается на 19% по сравнению с узкополосным приемом и на 18% -по сравнению с широкополосным. Для радиолинии г.Хабаровск — г.Йошкар-Ола в летний период при переходе от ночного к дневному времени суток границы ДОРЧ остаются постоянными для всех случаев приема, а для зимнего периода происходит расширение в 2 раза границ ДОРЧ для ЧТ с узкополосным трактом и уменьшение в 2 раза - для ЧТ с широкополосным трактом и суммированием мощностей парциальных лучей.

2. Разработана методика нахождения среднего энергетического выигрыша от применения группы частот и плотности потока смены частот при автоматическом выборе рабочей частоты из ДОРЧ. В результате численного моделирования установлено, что при применении сигналов с 8ФМ модуляцией наблюдается энергетический выигрыш по отношению 81МК в сравнении с другими модемами (видами приема) при обеспечении одинаковой помехоустойчивости. Например, на радиолинии г.Иркутск — г.Йошкар-Ола, Рпр=0,95, выигрыш в отношении сигнал/шум на 14дБ больше по сравнению с энергетическим выигрышем при использовании некогерентного приема ЧТ с широкополосным трактом и суммированием мощностей парциальных лучей и на 32дБ по сравнению с некогерентным приемом ЧТ с узкополосным трактом. Результатом является снижение на порядок значений допустимых вероятностей ошибок при приеме данных и мощностей излучения систем радиосвязи.

Ъ -У1Ъ +6, где 5дБ <Ъ< 7дБ; в) для возмущенной ионосферы: Я= Z -АЪ -163, где 15дБ <Ъ< 29дБ. Для адаптации системы связи к изменениям состояния ионосферного радиоканала, используя один и тот же модем, необходимо проводить перестройку скорости передачи информации системы связи или изменять мощность излучения сигнала.

4. Разработаны методика и алгоритм оценки помехоустойчивости с заданной достоверностью по результатам наклонного зондирования ионосферы ЛЧМ сигналом. Алгоритм программно реализован, что позволило модернизировать аппаратно-программные средства системы радиозондирования ионосферы. Получены статистически устойчивые экспериментальные оценки помехоустойчивости радиоканалов на исследуемых линиях связи. Исследуемые радиолинии имеют различную протяженность и географическую ориентацию: г Иркутск -г.Йошкар-Ола (3,5 тыс. км) и г.Хабаровск - г. Йошкар-Ола (5,7 тыс. км) имеют широтное расположение, а радиолиния о.Кипр - г.Йошкар-Ола (2,6 тыс. км) — меридиональное относительно силовых линий магнитного поля

Земли. Условия распространения радиоволн и законы отражения от ионосферы будут различны. Снижение помехоустойчивости ионосферных радиоканалов вызывают следующие факторы: эффекты многолучевости при распространении сигналов, затухание и замирания сигнала.

Разработанные методики и алгоритмы расширили возможности ЛЧМ ионозонда МарГТУ, произведена его адаптация к новым, решаемым в радиофизических исследованиях задачам.

В заключении автор выражает искреннюю и глубокую благодарность своему научному руководителю профессору, д.ф.-м.н. Рябовой Наталье Владимировне за постановку задач и помощь в ее решении и профессору, д.ф.-м.н. Иванову Владимиру Алексеевичу за большую помощь в обсуждении результатов работы.

Библиография Бастракова, Марина Ивановна, диссертация по теме Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

1. Автоматизированное оборудование для современных адаптивных радиолиний ДКМВ / А. JI. Бузов, С. Н. Елисеев, Ю. И. Кольчугин и др. //. Вестник СООНИР 2006 №1 (11). С.27-32.

2. Алгоритмы организации вызова на автоматизированых линиях ДКМВ радиосвязи / В. Г. Яхнин // Вестник СОНИИР 2006 №1 (11). С.91-94.

3. Альперт я.JI. Распространение радиоволн и ионосфера. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 480с.

4. Ануфриева Т.А., Шапиро Б.С. Геометрические параметры слоя F2 ионосферы. М.: Наука, 1976. 128с.

5. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. "Радиотехника". 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. шк., 2000. 448с.

6. Бастракова М.И. Экспериментальное исследование диапазонов оптимальных рабочих частот декаметровых систем связи. // Вестник МарГТУ 2008 №2(3). Йошкар-Ола, 2008. С.3-12.

7. Бастракова М.И., Вычугжанина H.A., Юрьев П.М. Моделирование надежности ДКМ радиосвязи с применением помехозащищенныхсигналов. // Тез. докл. Международной молодежной научной конференции XV Туполевские чтения. Казань, 2007. С 48.

8. Бастракова М.И., Петров Ю.А. Моделирование характеристик помехоустойчивости для различных модемов КВ связи // Тез. докл. Международной студенческой конференции по естественно-научным и техническим дисциплинам. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2009. С.57.

9. Бастракова М.И., Семин Е А., Петров Ю.А. Исследование диапазонов оптимальных рабочих частот адаптивных радиолиний ДКМ диапазона // Тез. докл. 15-й Международной н.-т. конференции студентов и аспирантов. Москва, 2009. С.139-140.

10. Бастракова М.И., Семин Е. А. Исследование статистики ОРЧ с помощью JI4M ионозонда на среднеширотных радиолиниях // Тез. докл. Международной студенческой конференции по естественно-научным и техническим дисциплинам. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2009. С.38.

11. Бастракова М.И., Семин Е. А., Петров Ю.А. Исследование характеристик помехоустойчивости декаметровых модемов связи с помощью JI4M ионозондов // Тез. докл. Международной молодежной н.-т. конференции XVII Туполевские чтения. Казань, 2009. С.78-79.

12. Бастракова М.И., Смирнова A.A. Моделирование потока смены частот при автоматическом выборе рабочей частоты. // Тез. докл. Международной студенческой конференции по естественно-научным и техническим дисциплинам. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2008. С.45.

13. Бастракова М.И., Тарасова М.Е. Исследование статистики ОРЧ на радиолиниях различной протяженности. // Тез. докл. Всероссийской научной студенческой конференции. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2007. С.54.

14. H.Новгород, 1991. С.43-46.

15. Боккер П. Передача данных / Под ред. Д.Д. Кловского. М.:Связь, 1980. Т.1. с 264, 1981. Т.2. с 240.

16. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. М.: Наука, 1980. 976с.

17. Брянцев В.Ф., Валов В.А., Ковалёв В.А. и др. // Испытания в системе экспериментально-технологических радиотрасс // Труды 4-й Международной н.-т конференции «Радиолокация, навигация и связь» .(RLNCC1998). Воронеж, 1998. С.487-493.

18. Брянцев В.Ф., Валов В.А., Шавин П.Б. Комплекс автоматизированной диагностики радиоканалов систем KB радиосвязи // Труды юбилейной конференции ВВИА им. Жуковского. Москва, 1996. С.36-49

19. Брянцев В.Ф., Зудилов A.A. Статистические характеристики радиосигнала в авиационном канале связи и их влияние на качество связи // Сб.докладов «Распространение радиоволн и проблемы радиосвязи ДКМВ диапазона». Н.Новгород, 1991. С.41-43.

20. Брянцев В.Ф., Писарев О.В., Шавин П.Б. Диагностика радиоканала широкополосными сигналами на основе М-последовательности // Сб. докладов «Направления развития систем и средств радиосвязи». Воронеж, 1996. Т.1. С.269-274.

21. Бухвинер В. Е. Оценка качества радиосвязи. Изд-во «Связь». М: 1974. 224с.

22. Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985. 384с.

23. Варакин Л. Е. Теория сложных сигналов. М.: «Советское радио», 1970. 326с.

24. Варакин JI.E. Теория систем сигналов. М.: «Советское радио», 1978. 304с.

25. Величкин А. И. Теория дискретной передачи непрерывных сообщений. М.: «Советское радио», 1970. 296с.

26. Виттерби Э.Д. Принципы когерентной связи. Нью-Йорк, 1966. / Пер. с англ., под ред. Левина Б.Р. М.: «Советское радио», 1970. 392с.

27. Влияние на характеристики остаточной компоненты суточного хода максимально наблюдаемых частот уровня геомагнитной активности./

28. B.А.Иванов, Н.В.Рябова, Лыонг Вьет Лок, А.М.Насыров, М.И. Бастракова // Тез. докл. 60-й научной сессии, посвященной Дню радио. М.:МЭИ, 2005.1. C.141-142.

29. Вовк В.Я., Караваева B.C., Лукашкин В.М. и др. // Организация связи в декаметровом диапазоне частот с использованием наклонного зондирования ионосферы // Техника средств связи, вып.З. Москва, 1988. С.3-13.

30. Всехсвятская И. С. Статистические свойства сигналов, отраженных от ионосферы. М.: Наука, 1973. 278с.

31. Галлагер Р. Теория информации и надежная связь. США, 1968. / Пер. с англ., под ред. М.С. Пинскера и Б.С. Цыбакова. М.: «Советское радио», 1974. 720с.

32. Гинзбург В. Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Наука, 1967. 257с.

33. Головин О. В. Декаметровая радиосвязь. М.: Радио и связь, 1990. 268с.

34. Головин О. В. Профессиональные радиоприёмные устройства декаметрового диапазона. М.: Радио и связь, 1985. 288с.

35. Головин О. В., Простов С. П. Системы и устройства коротковолновой радиосязи. / Под ред. О.В. Головина. М.: Горячая линия Телеком, 2006.С.354.

36. Головин О. В., Репинский В. Н. Декаметровая радиосвязь сегодня. М.: «Знание», 1980. 64с.

37. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986. 287с.

38. Гуревич А.В., Цедилина Е.Е. Сверхдальное распространение коротких радиоволн. М.:Наука, 1979. 256с.

39. Егошин А. Б., Рябова Н. В. Автоматическое обнаружение сигнала на выходе системы сжатия ЛЧМ ионозонда // Труды 9-й Международной н.-т конференции «Радиолокация, навигация и связь» ,(11ЫЧСС2003). Воронеж, 2003. С.940-950.

40. Елисеев С. Н., Яхнин В. Г. Совершенствование структуры ДКМВ радиосвязи // Электросвязь. 1990 №9. Москва, 1990 С.2-4.

41. Ерухимов Л. М., Иванов В. А., Митяков Н. А. и др. // ЛЧМ-метод диагностики ионосферного канала КВ связи // Деп ВИНИТИ № 9027-1386. 1986.С.94.

42. Заездный А.М. Основы расчетов по статистической радиотехнике. М.: «Связь», 1969. 447с.

43. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. М.: «Связьиздат», 1963. 320с.

44. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. Теория передачи сигналов.-М.: Радио и связь, 1986. 304с.

45. Зюко А.Г., Коробов Ю.Ф. Теория передачи сигналов. М.:Связь, 1972. 275с.

46. Иванов В. А. Особенности распространения коротковолновых волн ЛЧМ радиосигналов в регулярной ионосфере / Йошкар Ола:МарГТУ, ВИНИТИ. № 3064-85. 1985 г. С.41.

47. Иванов В. А., Иванов Д. В., Рябова Н. В. и др. // Исследование ионосферы непрерывными сигналами с линейной частотной модуляцией // Труды XX

48. Всероссийской н.-т. конференции «Распространение радиоволн». Н.Новгород: Талам, 2002. С.110.

49. Ivanov V.A., Ryabova N.V., Uryadov V.P., а.о. Forecasting and updatibg HF channel parameters on the basis of oblique chirp sounding.// Radio Science (USA). 1997, v.32, N3, p. 983-988.

50. Иванов В. А., Иванов Д. В., Рябова H. В. и др. //Частотное обеспечение для систем KB радиосвязи с ЧКМ сигналами. // Труды 7-й Международной н.-т конференции «Радиолокация, навигация и связь» .(RLNCC2001). Воронеж, 2001. Т.2. С.940-950.

51. Иванов В. А., Иванов Д. В., Рябова Н. В. Математические модели JI4M ионозонда. // Труды 9-й Международной н.-т конференции «Радиолокация, навигация и связь» .(RLNCC2003). Воронеж, 2003. С.916-927.

52. Иванов В. А., Иванов Д. В., Чернов А. Г., Шумаев В. В. Цифровой JI4M ионозонд нового поколения // Труды 9-й Международной н.-т конференции «Радиолокация, навигация и связь» .(RLNCC2003). Воронеж, 2003. С.928-939.

53. Иванов В. А., Колчев А.А. Рябова Н.В. и др. // Модели широкополосного ионосферного КВ-радиоканала // Сб. трудов «Прикладные исследования в электронике и новые технологии в обучении студентов». Йошкар-Ола: МарГТУ, 1996. С. 17-23.

54. Иванов В. А., Рябова Н.В. Временной и пространственный краткосрочный прогноз МПЧ // Распространение радиоволн: Труды XX Всероссийской научной конференции. Н.-Новгород: Талам, 2002. С.110.

55. Иванов В. А., Рябова Н.В., Шумаев В.В. Частотное обеспечение КВ-радиосвязи на базе автоматизированного ЛЧМ-ионозонда //. Проблемыдифракции и распространения радиоволн: Межвед. Сб. М.: МФТИ, 1995. С.110-121.

56. Иванов В.А., Егошин А.Б, Рябова Н.В. Автоматическое определение скорости передачи информации по КВ радиоканалам // Труды 9-й Международной н.-т конференции «Радиолокация, навигация и связь» .(RLNCC2003). Воронеж, 2003. С.915-924.

57. Иванов В.А., Иванов Д.В., Рябова Н.В. Зондирование ионосферы и декаметровых каналов связи сложными радиосигналами. // Вестник МарГТУ 2010 №1. Йошкар-Ола, 2010. С.3-37.

58. Иванов В.А., Колчев A.A., Шумаев В.В. Аппаратно-программный комплекс для определения передаточной функции широкополосного КВ-радиоканала. Сб. трудов «Проблемы дифракции и распространения радиоволн». М.: МФТИ, 1995. С. 122-131.

59. Иванов В.А., Максимов B.C., Рябова Н.В. и др. //Диагностика ионосферы с помощью сети станций наклонного ЛЧМ-зондирования//Сб. трудов «Распространение радиоволн в авроральной ионосфере». Апатиты, КНЦ РАН. ПГИ, 1992. С.69-80.

60. Иванов В.А., Малышев У.Б. Нога С.А. и др. //Автоматический JT4M-ионозонд для ионосферных исследований. // Радиотехника 1991. №4. Москва, 1991. С.69-72.

61. Иванов В.А., Рябова Н.В. Автоматизация краткосрочного прогнозирования МПЧ КВ радиосвязи с использованием ЛЧМ зонда и компактной модели ионосферы // Тез. докл. LVI научной сессии, посвященной Дню радио. Т.2. М.: МЭИ, 2001. С.270-272.

62. Иванов В.А., Рябова Н.В., Бастракова М.И. Оптимизация информационно-технических характеристик систем декаметровой радиосвязи для повышения их надежности. // Вестник МарГТУ 2010 №2. Йошкар-Ола, 2010. С.21-27.

63. Иванов В.А., Рябова Н.В., Урядов В.П. и др. //Аппаратура частотного обеспечения в адаптивной системе КВ-радиосвязи // Электросвязь. №11. Москва, 1995. С. 30-32.

64. Иванов В.А., Рябова Н.В., Урядов В.П. и др. //Аппаратура частотного обеспечения в адаптивной системе КВ-радиосвязи // Электросвязь 1995. № П.Москва, 1995 С.30-32.

65. Иванов В.А., Рябова Н.В., Урядов ВП. и др. //Диагностика ионосферы с помощью ЛЧМ-ионозонда. Состояние и перспективы развития // Йошкар-Ола, 1995.С.74. (Препринт / МарГТУ; N 64/3).

66. Иванов В.А., Рябова Н.В., Шумаев В.В. Основы радиотехнических систем ДКМ диапазона: Учебное пособие / Под общей ред. проф. В.А.Иванова. Йошкар-Ола: МарГТУ, 1998. 204с.

67. Иванов В.А., Урядов В.П., Фролов В.А. и др.//Наклонное зондирование ионосферы непрерывными ЛЧМ сигналами.// Геомагнетизм и аэрономия.-1990. Т.30. №1. С.107-112.

68. Иванов В.А., Урядов В.П., Шумаев В.В. Зондирование ионосферы непрерывными ЛЧМ сигналами.// Изв -во вузов Радиофизика. 1986. Т.29. N 2. С.235-237.

69. Иванов, В.А. Численные и полунатурные исследования функции рассеяния узкополосных декаметровых радиоканалов / В.А. Иванов, Н.В. Рябова, Д.В. Иванов, И.Е. Царев // Электромагнитные волны и электронные системы. 2009. -Т. 14 , № 8 . - С. 46-54.

70. Информационно-аналитическая система для исследования ионосферы и каналов декаметровой радиосвязи: Научное издание / А.Б. Егошин, В.А.Иванов, Д.В.Иванов, Н.В. Рябова. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. 323с.

71. Информационно-измерительная сеть для исследования в области ионосферы распространения КВ / В. А Иванов, Н. В. Рябова, А. А. Колчин и др. // Межведомственный сборник «Вопросы дифракции и распространения электромагнитных волн». М.:МФТИ, 1998. С.130-139.

72. Использование ЛЧМ-ионозонда в адаптивной системе КВ-радиосвязи /Р. М. Богута, системе КВ-радиосвязи /Р. М. Богута, Н.В.Рябова, Ю.В.Нога и др. //Радиотехника 1993 № 4. Москва, 1993 С.77-79.

73. К.Девис. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир, 1973. 502с.

74. Кабанов Н.И., Осетров Б.И. Возвратно-наклонное зондирование ионосферы. М.:Наука,1984.С.26-28.

75. Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Распространение радиоволн и работа радиолиний. М.: Связь, 1971. 367с.

76. Кеннеди Р. Каналы связи с замиранием и рассеянием. Пер. с англ./Под ред. А.И. Овсеевича. М.:Сов. Радио, 1973. 548с.

77. Кларк Дж. мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи: Пер с англ.— М.: Радио и связь, 1987. 392с.

78. Кловский Д. Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. 2-е изд. М.: Радио и связь, 1982. 439с.

79. Кловский Д.Д. Теория передачи сигналов. М.: Связь, 1973. 376с.

80. Комарович В.Ф., Сосунов В.Н. Случайные радиопомехи и надежность КВ связи. М.: Связь. 1977. 257с.

81. Коноплева E.H. Надежность связи и необходимое отношение сигнал/помеха в канале радиосвязи на коротких волнах. //. Электросвязь, 1964 №5. Москва, 1964 С. 3-8.

82. Коржик В.И., Финк Л. М. Помехоустойчивое кодирование дискретных сообщений в каналах со случайной структурой. М.:Связь,1975. 271с.

83. Коржик В.И., Финк JI.M., Щелкунов К.Н. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений. / Под ред. Л.М.Финка. М.: «Радио и связь», 1981. 232с.

84. Коричнев Л.П., Королев В.Д. Статистический контроль каналов связи. М.:Радио и связь, 1989. 157с.

85. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.:Наука, 1974. 832 с.

86. Корпоративные системы спутниковой и KB связи. / Под ред. А.А.Смирнова. М.:«Радио и связь», 1997. 136с.

87. Котов П. А. Повышение достоверности передачи цифровой информации. М.: «Связь», 1966. 149с.

88. Кудрявцев Е.М. MathCAD 2000 Pro. М.: ДМК Пресс, 2001. 576с.

89. Куликов Е.И. Оценка параметров сигналов на фоне помех. М.:Сов. радио, 1978. 296с.

90. Курников Д.А. Алгоритмы и оценки качества канала приемников адаптивных авиационных ВЧ радиосетей. // Труды 4-й Международной н.-т. конференции «Радиолокация, навигация и связь». (RLNCC1998). Воронеж, 1998. С.1341-1348.

91. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. 3-е изд. перераб. и доп. М.: «Радио и связь», 1989. 356с.

92. Лезин Ю. С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем: Учеб. пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1986. 417с.

93. Линейное прогнозирование максимально применимых частот по данным ЛЧМ ионозонда / В. А. Иванов, В. Л. Лыонг, А. М. Насыров, Н. В. Рябова // Сб. статей студентов, аспирантов докторантов по итогам н.-т. конференции .Йошкар Ола: МарГТУ, 2003. С.144-155.

94. Моделирование характеристик различных систем КВ-связи при ионосферном распространении радиоволн / В.А. Иванов, В.В. Шумаев, В.П. Урядов и др. // Тез. докл. XIX Всероссийской научной конференции «Распространение радиоволн». Казань, 1999. С. 114-115.

95. Никольский В.В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебное пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Наука.1989. 378с.

96. Оперативное моделирование систем КВ-связи // В.А.Иванов, А.Б.Егошин, Н. В. Рябова и др. // Труды 5-й Международной н.-т. конференции «Радиолокация, навигация и связь». (Б1ЬМ1!С1999). Воронеж, 1999. С.1711-1716.

97. Павлов К. М. Приемные устройства магистральной КВ связи. М.: Связь,1990. 247с.

98. Палочкин Ю.П., Горячева Т.И. О перспективах развития адаптивных радиолиний передачи данных в ДКМВ диапазоне. // Проблемы информатизации. Москва, 1997. С. 15-21.

99. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки: Пер. с англ./ Под ред. Р.Л. Добрушина и С.И. Самойленко. М.: Мир, 1986. 594с.

100. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами: / Г. И. Тузов, В.А. Сивов, В. И. Прытков и др. М.:Радио и связь, 1986. 264с.

101. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации: / А.Г.Зюко, А.И. Фалько, И.П.Панфилов и др. М.:Радио и связь, 1985. 272с.

102. Прогнозирование и экстраполяция параметров КВ-радиоканала по данным наклонного зондирования ионосферы: /В.А.Иванов, Н.В.Рябова,В. П. Урядов и др. // Радиотехника. 1997 № 7. Москва, 1997 С.28-30.

103. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. Кн. 1-2. М.: Мир, 1982. 574с.

104. Радиотехническая система частотного обеспечения коротковолновой связи: / В. А. Иванов, Н. В. Рябова, В. П. Урядов и др.//Вестник ВерхнеВолжского отделения Академии технологических наук РФ. 1997. № 2(4). Н.Новгород, 1997 С. 133-139.

105. Радиотехнические системы передачи информации: Учеб. пособие для вузов / В. А. Борисов, В. В. Калмыков, Я. М. Ковальчук и др. М.:Радио и связь, 1990. 384с.

106. Расчет надежности коротковолновой связи с заданной достоверностью./ Н.В.Рябова, М.И.Бастракова, A.B. Мальцев. // Тез. докл. 12 Международная н.-т. конференции студентов и аспирантов. М.:МЭИ, 2006.Т.1.С.560.

107. Расчет помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений: Справочник. Коржик В. И., Финк JI. М. Щелкунов К. Н. // Под ред. JI. М. Финка. М.:Радио и связь, 1981.436с.

108. Результаты измерения и фильтрации помех в КВ диапазоне. // В.А.Иванов, Н.В. Рябова, М.И Бастракова, В.В.Павлов, Ю.А Токарев // Труды 9-й Международной н.-т. конференции «Радиолокация, навигация и связь». (RLNCC2005). Воронеж, 2005. С.654-659.

109. Романов Ю.В., Хмырова Н.П. Помехозащищенность ППРЧ радиолинии диапазона ДКМВ // Радиотехника и электроника. 2004. № 8. Москва, 2004 С.920-926.

110. Российская сеть JI4M зондирования ионосферы /В.А. Иванов, В.В. Шумаев, В.П. Урядов и др. // Тез. докл. XIX Всероссийской научной конференции «Распространение радиоволн». Казань, 1999. С. 335-336.

111. Рябова Н. В. Радиоканалы однолучевого распространения КВ и его основные характеристики // Труды 4-й Международной н.-т. конференции «Радиолокация, навигация и связь». (RLNCC2002). Воронеж, 2002. С.955-964.

112. Рябова Н.В. Диагностика и имитационное моделирование помехоустойчивых декаметровых радиоканалов: Научное издание. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2003. 292с.

113. Рябова Н.В. Исследование информационно-технических характеристик КВ радиоканалов с использованием ЛЧМ сигналов //Сб. статей студентов,аспирантов и докторантов по итогам н.-т. конференции. Йошкар — Ола: МарГТУ, 2003. С. 185-195.

114. Рябова Н.В., Бастракова М.И., Мальцев A.B. Исследование влияния ионосферы на надежность ДКМ радиоканалов. // Тез.докл. XI региональной конференции по распространению радиоволн. С.-Пб., 2005. С56-58.

115. Свистунов В. М. Радиолокационные сигналы. М.: Советское радио, 1971. 239с.

116. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. 1104 с.

117. Статистика ошибок при передаче цифровой информации: / Сб. под редакцией С. И. Самойленко. М.: «Мир», 1966. 164с.

118. Стейнс С., Джонс Дж. Принципы современной теории связи и их применение к передачи дискретных сообщений. М.: Связь, 1971. 284с.

119. Суточный ход ОРЧ для радиолиний дальнего распространения /А. Б. Егошин, В. А. Иванов, Н. В. Рябова, и др. // Тез. докл. XIX Всероссийской научной конференции «Распространение радиоволн». Казань, 1999. С.94-95.

120. Тихонов В. И. Оптимальный прием сигналов. М.: Радио и связь, 1986. 320с.

121. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982. 624с.

122. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем: Учеб. Пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1991. 608с.

123. Урядов В.П. Алгоритм выбора оптимальных частот для узкополосных и широкополосных связных сигналов по данным наклонного зондирования ионосферы непрерывным JI4M- сигналом: Препртнт №374. НИРФИ. Н.Новгород, 1993.

124. Филинн Н.Д., Блаунштейн Н.Ш., Ерухимов JI.M, и др.// Современные методы исследования динамических процессов в ионосфере. Кишинев: Штиинца, 1991.

125. Финк JI.M. Теория передачи дискретных сообщений. Изд. 2-е, переработанное, дополненное. Изд-во «Советское радио», 1970. 728с.

126. Фурман я. А., Юрьев А. Н., Яншин В. В. Цифровые методы обработки и распознавание бинарных изображений. Красноярск: Изд-во Краснояр. Унта, 1992. 298с.

127. Хмельницкий Е.А. Оценка реальной помехозащищенности приема сигналов в КВ диапазоне. М., «Связь», 1975. 232с.

128. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ.-М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. 1104с.

129. Черенкова Е.Л., Чернышев О.В. Распространение радиоволн: Учебник для вузов связи. М.: Радио и связь, 1984. 272с.

130. Чернышев В.О., Васильева Т.Н. Прогноз максимально применимых частот (в 4-х томах). М.: Наука, 1973.

131. Ширман Я.Д. Разрешение и сжатие сигналов. М.:Сов. Радио, 1974. 574с.

132. Яхнин В.Г. Адаптивная автоматизированная радиолиния ДКМВ диапазона: современные возможности //Вестник СООНИР 2005. № 3(9). Самара.,2005 С.78-83.

Похожие работы

Радиотехника и связь
05.12.00