ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2021. № 8
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.8.4
УДК 621.391.01
АЛГОРИТМ АДАПТИВНОЙ КОМПЕНСАЦИИ ФАЗО-ЧАСТОТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ПО ТРАНСИОНОСФЕРНЫМ РАДИОЛИНИЯМ
В. В. Батанов 1, Л. Е. Назаров 1,2
1 АО «Информационные спутниковые системы им. академика М.Ф. Решетнева», 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
1,2 Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН, 141190, г. Фрязино Московской обл., пл. Введенского, 1
Статья поступила в редакцию 16 августа 2021 г.
Аннотация. Приведены модели искажений цифровых широкополосных сигналов при их распространении по трансионосферным радиолиниям, эквивалентным линейному фильтру с импульсной характеристикой, определяемой рядом параметров, в частности центральной частотой сигналов. Искажения фазо-частотных характеристик цифровых сигналов за счет дисперсионных свойств ионосферы обусловливает временное рассеяние и возникновение интерференционных помех, снижающих надежность информационных систем и, при определенных характеристиках радиолинии, разрушающих их работу. Это определяет актуальность разработки вычислительных процедур обработки цифровых сигналов, снижающих эффективность действия данного типа помех, характерным свойством которых является линейная зависимость их мощности от мощности информационных сигналов. Приведено описание алгоритма адаптивной компенсации данных искажений на основе использования информационных сигналов и формирования обратного фильтра, что соответствует общей концепции «слепой» обработки. Путем компьютерного моделирования показана возможность компенсации рассматриваемых искажений цифровых широкополосных сигналов с фазовой манипуляцией и достижения вероятностных характеристик ошибочного приема, обеспечивающих приемлемое качество радиолинии для информационных систем.
Ключевые слова: ионосфера, сигналы, искажения сигналов, компенсация искажений, вероятность ошибочного приема, ”слепая” обработка.
Abstract. The models of distortions of digital broadband signals during their propagation through transionospheric channels which are equivalent to a linear filter with an impulse response determined by a number of parameters, in particular, the central frequency of the signals, are presented. Distortions of the phase-frequency characteristics of digital broadband signals due to the dispersion properties of the ionosphere causes time scattering and the appearance of interference noise which reduces the reliability of information systems and with certain characteristics of the radiochannel destroys their operation. This determines the relevance of developing computational procedures for processing digital signals that reduce the effectiveness of this type of interference, a characteristic property of which is the linear dependence of their power on the power of information signals. The description of the algorithm for adaptive compensation of these distortions based on the use of information signals and the formation of an inverse filter is given, which corresponds to the general concept of "blind" processing. The possibility of the considered distortion compensation for digital wideband signals with phase shift keying and achievement of probabilistic characteristics of erroneous reception providing an acceptable quality of a radiochannels for information systems has been shown by means of computer simulations.
Key words: ionosphere channels, broadband signals, signal distortions, algorithm, error-performances, “blind” processing.
Литература
1. Колосов М.А., Арманд Н.А., Яковлев О.И. Распространение радиоволн при космической связи. Москва, Связь. 1969. 156 с.
2. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. Москва, Гос. Издательство по вопросам связи и радио. 1960. 392 с.
3. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. Москва, Наука. 1960. 552 с.
4. Кутуза Б.Г., Мошков А. В., Пожидаев В. Н. Комбинированный метод, который устраняет влияние ионосферы при обработке сигналов бортовых радиолокаторов Р-диапазона с синтезированной апертурой. Радиотехника и электроника. 2015. Т.60. №9. С.889-895.
5. Арманд Н.А. Распространение широкополосных сигналов в дисперсионных средах. Радиотехника и электроника. 2003. Т.48. №9. С.1045-1057.
6. Назаров Л.Е., Батанов В.В. Анализ искажений радиоимпульсов при распространении по ионосферным линиям передачи спутниковых систем связи. Электромагнитные волны и электронные системы. 2016. Т.21. №5. С.37-45.
7. Назаров Л.Е., Батанов В.В., Данилович Н.И. Анализ искажений сигналов с фазовой манипуляцией при распространении по ионосферным спутниковым линиям передачи. Антенны. 2017. №12. С.17-24.
8. Иванов Д.В., Иванов В.А., Михеева Н.Н., Рябов Н.В., Рябова М.И. Распространение коротковолновых сигналов с расширенным спектром в среде с нелинейной дисперсией. Радиотехника и электроника. 2015. Т.60, №11. С.1167-1177.
9. Назаров Л.Е., Батанов В.В., Зудилин А.С. Искажения радиоимпульсов при распространении по ионосферным линиям спутниковых систем связи. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2016. №2. URL: http://jre.cplire.ru/jre/feb16/1/text.pdf.
10. Dvorak S.L., Dudley D.G. Propagation of Ultrawideband Electromagnetic Pulses Through Dispersive Media. IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1995. Vol.37. No.2. Р.192-200.
11. Яковлев О.И., Якубов В.П., Урядов В.П., др. Распространение радиоволн. Москва, ЛЕНАНД. 2009. 496 с.
12. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. Москва, Мир. 1973. 502 с.
13. Крюковский А.С., Лукин Д.С., Кирьянова К.С. Метод расширенной бихарактеристической системы при моделировании распространения радиоволн в ионосферной плазме. Радиотехника и электроника. 2012. Т.57. №9. С. 1028-1034.
14. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Москва, Издательский дом “Вильямс”. 2003. 1104 c.
15. Батанов В.В., Назаров Л.Е. Алгоритм приема широкополосных сигналов при распространении по трансионосферным линиям. Физические основы приборостроения. 2020. Т.9. №4(38). С.24–29. https://doi.org/10.25210/jfop-2004-024029.
16. Батанов В.В., Назаров Л.Е. Алгоритмы компенсации искажений сигналов при распространении по спутниковым ионосферным радиолиниям. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.6.1
17. Bilitza D., McKinnell L.-A., Reinisch B., Fuller-Rowell T. The International Reference Ionosphere (IRI) today and in the future. Journal of Geodesy. 2011. Vol.85. Р.909-920.
18. Назаров Л.Е., Батанов В.В. Вероятностные характеристики обнаружения радиоимпульсов при распространении по ионосферным линиям передачи спутниковых систем связи. Радиотехника и электроника. 2017. Т.62. №9. С.866-874.
19. Shi X. Blind Signal Processing. Theory and Practice. Shanghai and Springer-Verlag Berlin Heiddelberg. 2011. 368 p.
Для цитирования:
Батанов В.В., Назаров Л Е. Алгоритм адаптивной компенсации фазо-частотных искажений широкополосных сигналов при распространении по трансионосферным радиолиниям. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.8.4