Адаптивная по поляризации сеть коротковолновой радиосвязи тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат физико-математических наук Вылегжанин, Иван Сергеевич
- Специальность ВАК РФ01.04.03
- Количество страниц 141
Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Вылегжанин, Иван Сергеевич
Введение.
Глава 1. Методика расчета параметров радиоволн, распространяющихся в анизотропной ионосфере с учетом поглощения и крупномасштабных ионосферных неоднородностей.
1.1 Методы расчета характеристик декаметровых сигналов в ионосфере.
1.2 Моделирование трехмерной ионосферы с учетом суточных изменений и крупно- и среднемасштабных неоднородностей.
1.3 Методика расчета траекторий КВ-радиосигналов в ионосфере.
1.4 Результаты численного моделирования распространения коротковолновых радиосигналов.
1.5 Выводы.
Глава 2. Зоны обслуживания сети коротковолновой радиосвязи при учете поглощения и слоистости ионосферы.
2.1 Физические предпосылки для появления зон обслуживания сети КВ-радиосвязи.
2.2 Методика расчета зон обслуживания сети коротковолновой радиосвязи.
2.3 Результаты расчета зон обслуживания сети коротковолновой радиосвязи.
2.4 Изменение зон обслуживания сети с учетом суточных и сезонных вариаций электронной концентрации в ионосфере.
2.5 Выводы.
Глава 3. Влияние перемещающихся ионосферных неоднородностей на пропускную способность и вероятность ошибки при передаче информации.
3.1 Способы повышения качества передачи информации по ионосферному каналу связи.
3.2 Повышение качества передачи информации по ИКС при селективном возбуждении электромагнитных волн в ионосфере.
3.3 Влияние ионосферных неоднородностей на качество передачи информации по ионосферному каналу связи.
3.4 Выводы.
Глава 4. Экспериментальное исследование частотной зависимости поляризации отраженных от ионосферы радиоволн.
4.1 Необходимость проведения экспериментального исследования.
4.2 Описание экспериментальной установки.
4.3 Схема проведения экспериментов.
4.4 Обработка и анализ полученных результатов.
4.5 Зависимость результатов поляризационной диагностики от частоты.
4.6 Выводы.
Глава 5. Структура и этапы функционирования адаптивной по поляризации сети КВ-радиосвязи.
5.1 Структура адаптивной по поляризации сети коротковолновой радиосвязи.
5.2 Этапы настройки сети коротковолновой радиосвязи.
5.3 Выводы.
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Радиофизика», 01.04.03 шифр ВАК
Селективное возбуждение характеристических волн в ионосфере Земли для улучшения свойств каналов связи2012 год, кандидат физико-математических наук Волков, Олег Юрьевич
Однолучевые линии декаметровой радиосвязи с селективным возбуждением характеристических волн в ионосфере2001 год, кандидат физико-математических наук Полищук, Сергей Евгеньевич
Моделирование и исследование полей декаметровых волн2003 год, кандидат технических наук Анишин, Михаил Михайлович
Радиомониторинг и прогнозирование помехоустойчивых декаметровых радиоканалов2004 год, доктор физико-математических наук Рябова, Наталья Владимировна
Гибридное моделирование распространения декаметровых радиоволн2001 год, доктор физико-математических наук Сажин, Виктор Иванович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Адаптивная по поляризации сеть коротковолновой радиосвязи»
Верхние слои атмосферы Земли, расположенные на высоте более 50 км, ионизируются излучением Солнца, вследствие чего там появляются свободные электроны и положительные ионы. Таким образом, ионосфера занимает область земной атмосферы на высоте от 50-60 до нескольких тысяч километров от поверхности Земли. Степень ионизации газов, входящих в состав ионосферы, зависит от их плотности, энергии солнечного излучения и космических лучей, а также коэффициента поглощения этой энергии газами. В целом ионосфера квазинейтральна, т.е. число электронов и отрицательных ионов равно числу положительных ионов. Основными процессами, формирующими состояние ионосферы, являются ионизация, рекомбинация, диффузия плазмы и дрейф заряженных частиц [1,2].
К числу основных физических свойств ионосферы относится способность отражать волны декаметрового диапазона.
Рисунок В.1 - Традиционный (неселективный) способ возбуждения волн в ионосфере
Электромагнитные волны декаметрового диапазона («короткие» радиоволны), излученные из какого-либо пункта А, расположенного на поверхности Земли, отражаются от ионосферы как при вертикальном, так и при наклонном падении и возвращаются на Землю в некотором пункте В (рисунок В. 1). При наклонном зондировании дальность распространения (длина дуги АВ) даже при однократном отражении волны от ионосферы, лежит в пределах от десятков до 3000 км. Таким образом создается ионосферный канал связи, который широко используется для передачи информации.
Если волна распространяется из п. А в п. В однократно отражаясь от ионосферы, то канал называют односкачковым, если волна отражается два раза и более - то многоскачковым. Важными характеристиками любого канала связи являются качество (вероятность ошибки Рош) и скорость передачи информации (количество двоичных символов - бит в секунду с) [3].
Соответствующий анализ задачи о распространении электромагнитных волн в ионосфере был проведен в рамках классической магнитоионной теории [1]. В результате установлено, что в ионосфере по одному направлению могут распространяться две волны, характеризующиеся своими фазовыми скоростями, поглощением и поляризацией. Эти волны принято называть обыкновенной и необыкновенной магнитоионными компонентами (МИК). При этом, как при наличии, так и отсутствии поглощения обе МИК поляризованы эллиптически, причем их коэффициенты поляризации не равны. Экспериментальная проверка основных выводов теории о поляризации волн, отраженных от ионосферы, показала, что поляризация МИК действительно эллиптическая, различная и существенно зависит от конкретных физических условий [4-11]. Поскольку электронная концентрация и частота соударений электронов в ионосферной плазме флуктуируют около своих средних значений, являясь случайными функциями времени, то коэффициенты поляризации МИК, вообще говоря, также являются случайными функциями. Атмосфера Земли подвержена воздействию многих физических факторов. Вследствие неоднородности ионизации верхних слоев атмосферы излучением Солнца диэлектрическая проницаемость ионосферы является функцией координат и времени. Фаза электромагнитной волны при распространении в такой среде изменяется по закону, связанному с законом изменения диэлектрической проницаемости. В процессе распространения радиоволны в ионосфере происходит смещение ее несущей частоты на некоторую величину. Это явление называется эффектом Доплера в ионосфере. Для двух МИК показатели преломления ионосферы различны и, следовательно, фазы двух МИК, также различны. Присутствие в ионосфере движущихся крупномасштабных неоднородностей электронной концентрации обусловливает коррелированное изменение доплеровских частот двух характеристических волн, что приводит к квазипериодическим интерференционным замираниям поля в пространстве и времени [12-17].
Таким образом, излученная в точке А монохроматическая волна, после распространения по ионосферному каналу связи (ИКС) превращается в две квазимонохроматические волны и в точке приема В возникает суммарное сильно «замирающее» электромагнитное поле со сложной пространственно-временной структурой. Эти замирания являются одной из основных причин относительно низкого качества передачи информации по ИКС. Существует понятие потенциальной помехоустойчивости передачи информации по каналу связи (минимальное значение вероятности ошибки Рош, которое может быть достигнуто в данных физических условиях). Аналогичное понятие вводят и для максимально возможной- скорости передачи сообщений с. Предельные значения параметров Рош и с являются ориентирами в оценке эффективности любых методов передачи информации [18].
Ионосферный канал связи не требует никаких искусственных ретрансляторов - он самый дешевый из всех существующих. Также к достоинствам ионосферного канала относятся его дальность (даже при одном скачке она составляет ~3000 км), его устойчивость и неуничтожимость даже при ядерных взрывах. Однако современный способ возбуждения в нем радиоволн (рисунок В.1) обладает существенным недостатком - вследствие многолучевости скорость передачи информации на порядок ниже потенциально достижимой (реализуемой при однолучевом распространении), хотя физические свойства ионосферного канала позволяют увеличить скорость передачи и приблизить ее к потенциально возможной.
Следует отметить, что в настоящее время интерес к ионосферным исследованиям остается достаточно высоким, о чем свидетельствует значительное количество работ [19-27], включающих в себя несколько направлений: мониторинг состояния ионосферы [19, 20], исследования влияния ионосферы на работу навигационных систем [21-23], проблемы загоризонтной радиолокации [24], исследования по распространению УНЧ-ОНЧ радиосигналов [25-27].
Кроме появления двух МИК еще одним недостатком ИКС на трассах, протяженностью ~ 100 км является наличие приземной волны, являющейся мощной помехой для принимаемого из ионосферы сигнала. Таким образом, многолучевость ИКС является его принципиальной особенностью. Даже в случае односкачковой радиотрассы в пункт приема приходят две МИК и приземная волна, характеризующиеся различным доплеровским сдвигом частотного спектра и наличием группового запаздывания одной волны относительно другой [28]. Если длительность одного информационного сообщения меньше или сравнима со временем группового запаздывания, то при передаче дискретной информации возникает эффект межсимвольной интерференции, которому посвящено большое количество работ [29-33].
На физическом факультете Московского Государственного Университета разработан особый способ селективного возбуждения электромагнитных волн (СВЭМВ) в анизотропной ионосфере Земли рисунокВ.2) [34-37]. Этот способ основан на различии коэффициентов поляризации двух магнитоионных компонент одной частоты, которое может быть использовано для их селекции. Однако такая селекция является непростой задачей, главным образом по причине отсутствия достоверной информации о поляризации парциальных составляющих сложного векторного поля.
Рисунок В.2 - Селективный способ возбуждения волн в ионосфере
При использовании метода селективного возбуждения в ионосфере возбуждается только одна магнитоионная компонента. Метод селективного возбуждения электромагнитных волн позволяет практически полностью устранить интерференционные замирания на приемном конце, являющиеся основной причиной низкой пропускной способности канала (энергия передатчика "закачивается" только в одну магнитоионную компоненту) [38, 39].
Метод селективного возбуждения электромагнитных волн состоит из двух последовательных этапов:
1) поляризационная диагностика анизотропной ионосферы;
2) возбуждение в ионосферном канале связи одной электромагнитной волны.
На первом этапе с помощью соответствующего комплекса аппаратуры осуществляется облучение ионосферы чередующейся последовательностью импульсов с определенными поляризациями. На приемном конце осуществляется обработка возникающих в ионосфере МИК, после чего по полученным данным и определенному алгоритму определяются два коэффициента поляризации
Излучение волны с коэффициентом поляризации обыкновенной или необыкновенной волны приводит к селективному возбуждению в ионосфере только одной МИК. Практически достичь полного подавления одной из МИК не удается, но метод селективного возбуждения электромагнитных волн позволяет повысить соотношение мощностей о-МИК и е-МИК на порядок по сравнению со стандартным способом возбуждения, приводящем к обязательному появлению МИК с близкими по уровню мощностями [40].
Метод селективного возбуждения электромагнитных волн в ионосфере открывает широкие перспективы в разработке новых и модернизации существующих разновидностей загоризонтных радиолокаторов (ЗГРЛ), использующих отраженные от ионосферы электромагнитные волны декаметрового диапазона. В лаборатории распространения радиоволн кафедры радиофизики физического факультета Московского Государственного Университета разработана структурная схема загоризонтного ионосферного радиолокатора, функционирующего по бистатической схеме и использующего в своей работе метод селективного возбуждения электромагнитных волн в ионосфере. Исследованы основные характеристики его работы - точность определения координат и вектора скорости лоцируемого воздушного объекта, разрешающая способность радиолокатора. Показано, что эти характеристики ЗГРЛ, использующего новые принципы возбуждения электромагнитных волн в ионосфере Земли, существенно превышают аналогичные показатели существующих ионосферных загоризонтных радиолокаторов [41-44].
Метод селективного возбуждения электромагнитных волн позволяет создать однолучевой канал связи на ионосферной радиотрассе (вертикальной или наклонной) в пределах односкачкового распространения радиоволны. При этом на поверхности Земли наименьшее отношение невозбуждаемой МИК к возбуждаемой достигается в точке, в которой принимаются электромагнитные волны, излучаемые в ходе поляризационной диагностики. Этот пункт однолучевого канала связи назовем точкой оптимального приема сигнала (ОПС).
При удалении от точки ОПС на приемном конце радиолинии будет увеличиваться отношение невозбуждаемой МИК к возбуждаемой. В некоторой области вокруг точки оптимального приема мощность одной из волн будет меньше мощности другой. Таким образом, вокруг точки ОПС появится область (зона обслуживания), внутри которой отношение мощностей невозбуждаемой МИК к возбуждаемой будет меньше некоторого значения. Внутри этой области помехоустойчивость и пропускная способность канала связи будет существенно выше, чем в отсутствии селективного возбуждения электромагнитных волн. Такую область назовем зоной обслуживания сети КВ-радиосвязи (ЗОС) (рисунок В.2).
Применяя способ селективного возбуждения при вертикальном зондировании ионосферы, можно создавать локальные ячейки коротковолновой радиосвязи, составленной из многих однолучевых радиолиний, обладающих высокой пропускной способностью, протяженностью до 200-500 км и обеспечивающих устойчивую радиосвязь между базовой станцией, расположенной в точке ОПС и любым объектом, расположенным внутри ЗОС (в том числе и мобильным). Площадь одной зоны варьируется от 60 до 250 тыс. кв. километров в зависимости от типа возбуждаемой волны и рабочей частоты. Локальные зоны могут быть использованы для создания региональных и глобальных сетей КВ-радиосвязи. Объединяя ЗОС, можно создавать сети КВ-радиосвязи с неограниченной дальностью действия и сплошной площадью обслуживания. Способ селективного возбуждения электромагнитных волн в ионосфере позволяет использовать обыкновенную и необыкновенную компоненту отраженной от ионосферы волны либо одновременно, либо последовательно - в зависимости от потребностей, что сильно расширяет возможности рассматриваемой системы КВ-радиосвязи. Также для разработки алгоритмов функционирования обсуждаемой системы КВ-радиосвязи большое значение имеют результаты экспериментальных исследований частотной зависимости поляризации радиоволн, отраженных от ионосферы.
Актуальность работы: обусловливается увеличением нагрузки на существующие сети связи, следствием чего являются:
1) Повышение требований к качеству передачи информации (пропускной способности и вероятности ошибки).
2) Ужесточение требований к электромагнитной совместимости (ЭМС) и экологичности радиоэлектронных средств (РЭС), что напрямую связано с уменьшением излучаемой мощности.
Использование метода селективного возбуждения позволяет, во-первых, сократить интерференционные замирания, вследствие чего уменьшается вероятность ошибки и увеличивается пропускная способность при передаче информации. Во-вторых, селективное возбуждение позволяет концентрировать всю излучаемую мощность только в одной МИК, что при одинаковой минимальной мощности полезного сигнала на входе приемника может обеспечить снижение излучаемой мощности как минимум в два раза.
3) Построение сети радиосвязи в КВ-диапазоне имеет ряд дополнительных преимуществ - радиус зоны обслуживания достигает нескольких сотен километров, а вследствие распространения радиоволн путем отражения от ионосферы достигается минимизация "затенения" абонентов неровностями рельефа, что часто наблюдается в тропосферных сетях.
Цель работы: обосновать возможность построения, разработать структурную схему и этапы настройки сети коротковолновой радиосвязи с высокой скоростью и помехоустойчивостью передачи информации при использовании селективного способа возбуждения электромагнитных волн в ионосфере.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие частные задачи:
1. Разработать методику расчета параметров КВ-радиоволн, распространяющихся по ионосферной линии связи, использующей селективное возбуждение электромагнитных волн в ионосфере с учетом поглощения, магнитного поля Земли и ионосферных неоднородностей;
2. Определить линейные размеры и площади зон обслуживания сети КВ-радиосвязи на поверхности Земли при селективном возбуждении электромагнитных волн в ионосфере при учете слоистой структуры ионосферы и наличии поглощения;
3. Оценить пропускную способность и вероятность ошибки при передаче информации в двоичной форме по ионосферной линии связи внутри одной зоны обслуживания сети коротковолновой радиосвязи с учетом присутствующих в ионосферном канале связи неоднородностей;
4. Провести экспериментальное исследование частотной зависимости коэффициента поляризации радиоволн, отраженных от ионосферы, при селективном возбуждении электромагнитных волн на вертикальной радиотрассе;
5. Разработать структуру и этапы настройки сети КВ-радиосвязи с селективным возбуждением электромагнитных волн в ионосфере.
Научная новизна работы заключается в том, что:
1. Модифицирована методика расчета волновых и лучевых траекторий радиоволн в ионосфере с учетом поглощения, магнитного поля Земли и ионосферных неоднородностей.
2. Определены конфигурации и размеры зон обслуживания сети, возникающие в результате селективного возбуждения электромагнитных волн в ионосфере, при учете поглощения и слоистой структуры ионосферы, а также исследована частотная зависимость конфигурации и площадей зон обслуживания сети.
3. Проведена оценка влияния неоднородностей на пропускную способность и вероятность ошибки при передаче информации в двоичной форме в ионосферном канале связи при селективном возбуждении электромагнитных волн с учетом присутствующих в ионосфере крупномасштабных неоднородностей.
4. Определена частотная зависимость коэффициента поляризации радиоволн, отраженных от ионосферы, при селективном возбуждении электромагнитных волн на вертикальной радиотрассе.
Практическая ценность работы определяется тем, что:
1. Предлагаемая методика расчета волновых и лучевых траекторий позволяет определять параметры КВ-радиоволн, распространяющихся по ионосферной линии связи с учетом поглощения, магнитного поля Земли и ионосферных неоднородностей.
2. В результате учета поглощения и слоистой структуры ионосферы зоны обслуживания сети изменяют свою конфигурацию и размеры по сравнению с оценками, не учитывающими указанные условия. Зоны обслуживания могут служить основой создания сетей КВ-радиосвязи с любой заданной зоной покрытия.
3. Показано, что в случае селективного возбуждения электромагнитных волн в ионосфере наличие ионосферных неоднородностей не приводит к существенному изменению пропускной способности и вероятности ошибки при передаче информации в двоичной форме по ионосферной линии связи.
4. В результате экспериментального исследования частотной зависимости коэффициента поляризации радиоволн, отраженных от ионосферы, при селективном возбуждении электромагнитных волн на вертикальной радиотрассе показано, что формулой для определения коэффициента предельной поляризации можно пользоваться до значения рабочей частоты ~ 0,7-0,8 от критической.
5. Предложена схема построения адаптивной по поляризации сети коротковолновой радиосвязи, представлены этапы ее настройки, произведена оценка максимального количества каналов для разрабатываемой сети.
На защиту выносится:
1) Модифицированная методика расчета параметров декаметровых радиоволн, распространяющихся по ионосферной линии связи с учетом поглощения, магнитного поля Земли и ионосферных неоднородностей
2) Результаты исследования зон обслуживания сети коротковолновой радиосвязи при учете поглощения и слоистой структуры ионосферы; а также результаты исследования пропускной способности и вероятности ошибки при передаче информации в двоичной форме по ионосферным линиям радиосвязи при наличии крупномасштабных ионосферных неоднородностей.
3) Принцип построения сети коротковолновой радиосвязи, использующей метод селективного возбуждения электромагнитных волн в ионосфере.
Апробация работы и публикации
Результаты работы докладывались на различных конференциях и семинарах: VIII Всероссийской школе-семинаре «Физика и применение микроволн - 2002», III Молодежной научно-технической конференции «Радиолокация и связь - перспективные технологии - 2003», IV Молодежной научно-технической конференции «Радиолокация и связь - перспективные технологии - 2005», X Всероссийской школе-семинаре «Физика и применение микроволн - 2005».
Основные результаты диссертации опубликованы в двенадцати работах [41-50, 113, 114].
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения с общим объемом в 141 страницу, включая список литературы из 114 наименований и 61 рисунка.
Похожие диссертационные работы по специальности «Радиофизика», 01.04.03 шифр ВАК
Влияние ионосферных неоднородностей на распространение радиоволн в условиях сильной регулярной рефракции1999 год, доктор физико-математических наук Афанасьев, Николай Тихонович
Анализ, оценка и прогноз состояния канала распространения коротких радиоволн в высоких широтах2007 год, кандидат технических наук Сергеева, Мария Александровна
Моделирование рассеяния радиоволн на возмущениях ионосферной плазмы, создаваемых космическим аппаратом2000 год, доктор технических наук Спицын, Владимир Григорьевич
Повышение помехоустойчивости и пропускной способности радиоканалов ионосферной связи с применением зондирующего линейно-частотно модулированного сигнала2010 год, кандидат технических наук Бастракова, Марина Ивановна
Влияние рефракции на возбуждение межслоевого ионосферного волновода при многократном рассеянии1984 год, кандидат физико-математических наук Юхматов, Борис Васильевич
Заключение диссертации по теме «Радиофизика», Вылегжанин, Иван Сергеевич
5.3 Выводы
Рассмотренная в главе 5 структурная схема сети КВ-радиосвязи может быть использована для создания подобной перспективной системы, обладающей повышенным качеством передачи информации.
Допустимый частотный диапазон абонентов сети КВ-радиосвязи с селективным возбуждением характеристических волн в ионосфере лежит в пределах 3-10 МГц, что при ширине одного канала связи 10 кГц и разносе частот для соседних базовых станций дает предварительную емкость сети порядка 100 абонентов на одну зону обслуживания (в полудуплексном режиме) или 50 абонентов на одну зону обслуживания (в дуплексном режиме). Для оцениваемого радиуса зоны в 250-400 км такое количество абонентов сравнительно мало. Однако, для ведомственного применения (военное применение, геологоразведка и т.п.) такая система вполне пригодна. При этом предлагаемая сеть коротковолновой радиосвязи может обеспечить высокую скорость приема и передачи информации (при низкой вероятности ошибки) и сплошную зону обслуживания с необходимой зоной покрытия.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Способ поляризационной диагностики и основанный на ее результатах способ избирательного ("селективного") возбуждения электромагнитных волн в ионосфере Земли обеспечивают возможность создания новых радиотехнических систем, использующих в своей работе декаметровые радиоволны - в частности - разработку и создание систем радиосвязи, обладающих существенно лучшими техническими характеристиками, чем существующие. Использование способа селективного возбуждения ЭМВ в ионосфере в условиях повышения требований к качеству связи, возрастающую нагрузку на существующие сети, требований к оптимальному использованию энергетики сигналов и полосы определяет перспективность предлагаемого способа передачи информации.
Селективное возбуждение электромагнитных волн в ионосфере Земли позволяет сформулировать основные принципы построения адаптивных радиотехнических систем, использующих декаметровые радиоволны, отраженные от ионосферы, которая позволяет разрабатывать средства радиосвязи и радиолокации, использующие пространственно-поляризационную обработку векторных электромагнитных полей, обладающих повышенными показателями качества работы, по сравнению с известными. Исследованию физических основ и принципов построения сети КВ-радиосвязи с селективным возбуждением ЭМВ в ионосфере посвящена данная диссертационная работа.
Наиболее важными результатами настоящей работы являются:
1. Модифицирован метод расчета траекторий КВ-радиоволн в анизотропной ионосфере. Разработан комплекс алгоритмов и программ по определению параметров поля обыкновенной и необыкновенной магнитоионных компонент для трехмерной модели ионосферы с учетом поглощения, магнитного поля Земли и присутствующих в ионосфере неоднородностей.
2. Определены зависимости площадей и размеров зон обслуживания сети КВ-радиосвязи на поверхности Земли при учете слоистой структуры ионосферы и наличии поглощения в зависимости от типа возбуждаемой компоненты, отношении рабочей частоты к критической и геомагнитной широты базовой станции. В результате учета поглощения и слоистой структуры ионосферы зоны обслуживания сети изменяют свою конфигурацию и размеры по сравнению с оценками, не учитывающими указанные условия.
3. Рассмотрено влияние ионосферных неоднородностей на пропускную способность и вероятность ошибки передачи информации по ионосферному каналу связи. Показано, что при использовании метода СВ ЭМВ пропускная способность и вероятность ошибки при передаче информации повышаются на порядок (относительно возбуждения МИК с равной мощностью) и остаются на высоком уровне даже при прохождении по линии радиосвязи крупномасштабных ионосферных неоднородностей.
4. Проведено экспериментальное исследование частотной зависимости коэффициента поляризации радиоволн, отраженных от ионосферы при селективном возбуждении электромагнитных волн на вертикальной радиотрассе. Показано, что для реализации селективного возбуждения ЭМВ в сети КВ-радиосвязи поляризационную диагностику необходимо проводить на каждой рабочей частоте.
5. Предложена схема построения адаптивной по поляризации сети КВ-радиосвязи с селективным возбуждением электромагнитных волн в ионосфере, этапы ее настройки, приведена оценка количества абонентов предлагаемой сети.
Разработанные в рамках диссертационной работы принципы построения сети КВ-радиосвязи с селективным возбуждением электромагнитных волн в ионосфере показывают, что адаптивная по поляризации сотовая сеть коротковолновой радиосвязи может обеспечить высокую скорость приема и передачи информации (при вероятности ошибки менее 1(Г3) и сплошную зону обслуживания с требуемой зоной покрытия. Предлагаемая сеть пригодна для обслуживания как стационарных, так и мобильных объектов.
Выражаю искреннюю благодарность сотрудникам лаборатории распространения радиоволн кафедры радиофизики физического факультета Московского Государственного Университета Балинову В.В., Волкову О.Ю., Потаповой Н.В., а также заведующему кафедрой радиофизики Сухорукову А.П. за помощь и плодотворные обсуждения результатов работы.
Самые искренние слова благодарности автор выражает научному руководителю [Березину Ю. В.| за неоценимую помощь в процессе работы.
-131
Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Вылегжанин, Иван Сергеевич, 2007 год
1. Гинзбург В.Л., Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Наука, 1967.
2. Магнитосферно-ионосферная физика. Краткий справочник под ред. Ю.П. Малышева. СПБ, Наука, 1993 г., стр. 163.
3. Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике: пер. с англ/ под ред. Добрушина P. JI. и Лупанова О. Б. -М: ИЛ. 1963. -829 с.
4. Афраймович Э. Л., Кобзарь В. А., Паламарчук К. С., Чернухов В. В. Определение параметров поляризационного эллипса многомодового радиосигнала. // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 1999. Т. XLII, № 4. С. 324 331.
5. Афраймович Э. Л., Паламарчук К. С. Спектрально-поляризационный метод анализа интерференционной картины радиосигнала // Изв. Вузов. Радиофизика. 1998. - Т. XLI. - № 6. - С. 723-734.
6. Afraimovich E.L., Kobzar V.A., Palamarchouk K.S., Chernuckov V.V., Measuring the full field vector of the ionospheric radio signal on a short-range path when three mutually orthogonal antennas are used, IEEE, SIBCONVERS 99, 1999, p. 390-391.
7. Вологдин А.Г., Миркотан С.Ф., Савельев C.M. Прямые исследования поля ионосферного отражения. // Геомагнетизм и аэрономия, 1972, 12, №2, с. 226-229.
8. Березин Ю.В., Крашенинников И.В. Модель частично рассеянного поля с полностью смещенным спектром. //Геомагнетизм и аэрономия, 1979, 19, №4, с. 641-645.
9. Березин Ю.В. Поляризация радиоволн, отраженных от ионосферы. Геомагнетизм и аэрономия. 1970, т. 10, с. 1003.
10. Malaga A., Mcintosh R.E., Delay and Doppler power spectra of a fading ionospheric reflection channel, Radio Sci., vol. 14,1978.
11. Malaga A., Mcintosh R.E., Analysis of HF pulse reflection from a randomly varying ionosphere, IEEE transactions on antennas and propagations, vol. 27, №4,1979.
12. Гусев В.Д., Миркотан С.Ф., Драчев Д.А., Березин Ю.В., Кияновский М.П. Результаты исследований параметров крупномасштабных неоднородностей ионосферы фазовым методом. В кн.: Дрейфы и неоднородности в ионосфере. М.: Изд-во АН СССР, 1959, с. 7-21.
13. Афраймович Э.Л., Бойтман О.Н., Калихман А.Д., Перемещающиеся ионосферные возмущения на термосферных высотах среднеширотнойионосферы, Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца, Иркутск, Изд-во СО РАН, 1998, вып. 109, с. 13-20.
14. Драчев Д.А., Березин Ю.В., Влияние больших неоднородностей слоя F2 на коэффициент отражения радиоволн, Радиотехника и электроника, Т.2, вып. 10, 1957, с. 1234-1239.
15. Ковалевская Е.М., Ишкова Л.М., Белей B.C. и др., Влияние перемещающихся ионосферных возмущений на характеристики радиосигналов на среднеширотной радиолинии в период магнитосферной суббури, Геомагнетизм и аэрономия, т.27, № 6, 1987, с. 929-935.
16. Гусев В.Д., Миркотан С.Ф., Драчев Д.А. и др., Результаты исследований параметров крупномасштабных неоднородностей ионосферы фазовым методом. В кн.: Дрейфы и неоднородности в ионосфере, М.: Изд-во АН СССР, 1959, с. 7-21.
17. Финк JI.M. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Сов. радио, 1970.
18. Шерстюков О.Н. Рябченко Е.Ю., Синоптические колебания в параметрах среднеширотного спорадического слоя Е // Геомагнетизм и аэрономия. -2004. -N5. -С.661-667.
19. Materassi, M., Mitchell, C.N., 2005. MIDAS imaging of the equatorial IRI ionosphere. Submitted to Annals of Geophysics in December 2003 for the special issue on the EGU2003 meeting.
20. Афраймович Э. Д., Лесюта О. С., Ушаков И. И. Геомагнитные возмущения и функционирование навигационной системы GPS. Геомагнетизм и аэрон. 2002. Т. 42, N 2. С. 220-227.
21. Аким Э.Л., Тучин Д.А., Ионосферная составляющая измерений псевдодальности околоземных космических аппаратов, Препринт, Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН, М., 2004.
22. Шустов Э.И. Проблемы загоризонтной радиолокации и принципы построения загоризонтных РЛС. //М.: "Радиотехника", № 1, 1997.
23. Soloviev О., 3D modelling of VLF radio wave propagation in terrestrial waveguide allowing for localized large-scale ionosphere perturbation, http://www.sciencedirect.com/science, 2003.
24. Baddeley L. J., Yeoman Т. K., Wright D. M., HF Doppler sounder measurements of the ionospheric signatures of small scale ULF waves, Annales Geophysicae (2005) 23: 1807 1820.
25. Cummer S. A., Modeling Electromagnetic Propagation in the Earth-Ionosphere Waveguide, IEEE transactions on antennas and propagations, vol. 48, №9, 2000, p. 1420-1428.
26. Дотолев В. Г., Жильцов А. У., Суханов В. И. Многолучевость на коротких трассах декаметрового диапазона волн. "Электросвязь", №9, 1990, с. 10-12.
27. Макаров И.С. Оптимальный прием в условиях межсимвольной интерференции. //Радиотехника. 1979, т. 34, № 2, с. 293-296.
28. Михайлов А.В. Помехоустойчивость оптимального приема сигналов в каналах со случайной межсимвольной интерференцией и коррелированным шумом. //Радиотехника. 1978, т. 33, № 8, с. 28-33.
29. Арефьева Л.Н., Березин Ю.В., Смирнов В.И. Эффект Доплера в ионосфере и помехоустойчивость приема многолучевого сигнала. //Техника средств связи. Сер. СС, 1988, № 1.
30. Арефьева Л.Н., Березин Ю.В. Функция распределения огибающей и помехоустойчивость приема многолучевых сигналов. //Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика, Астрономия, 1990, т. 31, № 4, с. 34-37
31. Jenq. Y. Ch. et all. Probability of error in РАМ System with intersymbol interference and additive noise. //IEEE Trans, of Inform. Theory. 1977, v. IT-23, N5, p. 575-581.
32. Березин Ю. В., Балинов В. В., Рыжов Д. Е. Способ возбуждения характеристических электромагнитных волн в ионосфере. Патент РФ № 2002276.
33. Березин Ю.В., Рыжов Д.Е., Селективное возбуждение характеристических волн в ионосфере, Вестник МГУ, 1992, т.33(2), 93-96 с.
34. Балинов В.В., Березин Ю.В., Волков О.Ю. Перспективы использования метода селективного возбуждения электромагнитных волн в анизотропной ионосфере. Сборник трудов десятой Международной конференции по спиновой электронике, Москва, 2001,189-195 с.
35. Березин Ю.В., Волков О.Ю., Поляризационная диагностика и селективное возбуждение электромагнитных волн в анизотропной ионосферой ионосфере, Радиотехника, 2005, №1.
36. Березин Ю.В., Окулов М.О., Рыжов Д.Е. Помехоустойчивость приема дискретной информации при селективном возбуждении ионосферы. Вестник Московского университета, сер. 3, Физика. Астрономия, 1993, т. 34, № 3, с. 25-29.
37. Арефьева JL Н., Балинов В. В., Березин Ю. В., Полищук С. Е. Новые возможности ионосферного канала связи при использовании метода селективного возбуждения характеристических волн. Радиотехника, 2000, №1, с. 37-44.
38. Балинов В. В., Березин Ю. В., Полищук С. Е. Рыжов Д. Е. Оптимизация передачи информации на ионосферной линии радиосвязи. Изв. РАН сер. физ. 1997, т 61, № 12, с. 2385-2390.
39. Березин Ю.В., Батяшин Е.В., Вылегжанин И.С. Определение координат ВО, наблюдаемого загоризонтным бистатическим радиолокатором. // Труды VIII Всероссийской школы-семинара «Волновые явления в неоднородных средах 2002». стр. 74-76.
40. Березин Ю.В., Батяшин Е.В., Вылегжанин И.С. Адаптивная антенная решетка приемного комплекса загоризонтного радиолокатора. // Тезисы III Молодежной научно-технической конференции «Радиолокация и связь перспективные технологии - 2003». стр.36-37.
41. Березин Ю.В., Вылегжанин И.С. Декаметровые ионосферные линии радиосвязи с высокой пропускной способностью. // Радиотехника, №1,2005, 6-12 стр.
42. Березин Ю.В., Вылегжанин И.С. Зоны помехоустойчивого приема сигнала при селективном возбуждении электромагнитных волн в ионосфере. // Радиотехника, №1, 2005,13-18 стр.
43. Черенкова E.JL, Чернышев О.В. Распространение радиоволн и работа радиолиний. М.: Радио и связь, 1984.
44. Dyson P.L., Benneth J.A., Exact ray path calculations using realistic ionospheres, IEEE Proceedings-H, vol. 139, № 5,1992.
45. Пашинцев В.П., Тишкин С. А., Солдатов M. Э., Пути распространения декаметровой волны в плоском отражающем слое ионосферы, "Журнал радиоэлектроники", № 6,2001.
46. Барабашов Б.Г., Вертоградов Г.Г., Расчет максимальных применимых частот KB линий связи с учетом магнитного поля Земли, Радиотехника, 1981, т. 36, № 12, с. 35-37.
47. Брылев Ю.Н., Поддерюгина Н.В., Подливаев И.Ф., Расчет отражения электромагнитного излучения молнии от ионосферы в плоском приближении с учетом нелинейного разогрева, Препринт, Институт прикладной математики им. М.В.Келдыша РАН, М., 2004.
48. Khakhinov V.V., The electrodynamical model of decameter radiochannel with isotropic receiving-transmitting antennas, Mathematical Methods in Electromagnetic Theory, 2004,10th International Conference, Sept. 14-17,2004, Page(s): 372 374.
49. Лукин Д.С., Спиридонов Ю.Г. Применение метода характеристик для решения на ЭВМ задач распространения электромагнитных волн в неоднородных анизотропных средах // Лучевое приближение и вопросы распространения радиоволн. М.: Наука, 1971. С. 265-279.
50. Сударчиков А.В., Влияние трехмерных ионосферных неоднородностей на дальнее распространение декаметровых радиоволн, Сб. тезисов 9 ВНКСФ: Тезисы докладов, Екатеринбург-Красноярск, АСФ России, 2003, т. 2, с. 892-893.
51. Балаганский Б.А., Сажин В.И. Численное моделирование характеристик декаметровых радиоволн в ионосфере с трехмерно-неоднородными возмущениями. М.: Геомагнетизм и аэрономия, 2003, т. 43, № 1, с. 92-96.
52. Балаганский Б.А., Грозов В.П., Ивельская М.К., Носов В.Е., Сажин В.И., Моделирование распространения коротких радиоволн на трассе Магадан-Иркутск. Электронный журнал «ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ» http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2002/157.pdf
53. Балаганский Б.А., Комбинированный метод расчета характеристик сигнала в среде с перемещающимися возмущениями, Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца, М.: Наука, 2000, вып. 111, с. 192-200.
54. Балаганский Б.А., Вариации характеристик коротких радиоволн при наличии ПИВ волнового типа, Сб. математический анализ и его приложения, вып. 4, изд. ЗабГПУ, Чита, 2002, с. 1-11.
55. Bilitza D. International Referense Ionosphere 2000. Radio Sci. V.36. №2. p. 261-275,2001.
56. Яновский Б.М. Земной магнетизм. Ленинградский ун-т, 1978.
57. Солодовников Т.К., Новожилов В.И., Фаткуллин М.Н. Распространение радиоволн в многомасштабной неоднородной ионосфере. М.: Наука, 1990,199с.
58. Лучевое приближение и вопросы распространения радиоволн. Сборник статей под редакцией М. Кияновского. — М., Наука, 1971.
59. Дэвис К., Радиоволны в ионосфере, М.: Мир, 1973, с. 503.
60. Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И., Геометрическая оптика неоднородных сред, М.: Наука, 1980.
61. Найда О.Н. О сшивании нормальных волн и решений квазиизотропного приближения. Известия вузов, Радиофизика, 1974, т. 17, № 6, с.898-900.
62. Кравцов Ю.А., Найда О.Н. Линейная трансформация электромагнитных волн на участке квазипоперечного распространения в трехмерной магнитоактивной плазме. ЖЭТФ, 1976, т.71, вып. 1(7), с.238-243.
63. Денисов Н.Г. К вопросу о предельной поляризации электромагнитных волн, выходящих из неоднородного слоя магнитоактивной плазмы. Известия вузов, Радиофизика, 1978, т.21, № 7, С.921-928.
64. Еремина И.В., Яшин Ю.Я. О взаимодействии нормальных волн в анизотропной среде при наличии поляризационного вырождения. Известия вузов, Радиофизика, 1984, т.21, № 12, с.1590-1592.
65. Кравцов Ю.А. "Квазиизотропное" приближение геометрической оптики. Доклады АН СССР, 1968, т.183, № 1, с.74-76.
66. Найда О.Н. О поправках к поляризации нормальных волн. Известия вузов, Радиофизика, 1971, т.14, № 12, с.1843-1855.
67. Липай О.И. О взаимодействии нормальных волн в анизотропной ионосферной плазме. В кн.: Исследования нижней ионосферы. 1982, Новосибирск, с.24-32.
68. Daigne G., Ortega-Molina A. On polarization transfer in an inhomogeneons birefrigent medium. Astron. and Astrophys., 1984, v. 133, N 1, p.69-76.
69. Таран В.И., Кащеев Б.Л. Исследование предельной поляризации радиоволн, отраженных от ионосферы. В кн.: Ионосферные исследования. -М.: Изд-во АН СССР, 1961, № 9, с.47-53.
70. Кравченко В.Ф., Фалькович И.С., Калиниченко H.H. Предельная поляризация радиоволн при наклонном зондировании ионосферы вквазиизотропном приближении. Электромагнитные волны и электронные системы. 1997, № 5, т. 2, с. 29-36.
71. Вертоградов Г.Г., Уряднов В.П., Вертоградов В.Г., Наклонное зондирование и моделирование ионосферного ВЧ канала, Радиофизика и квантовая электроника, Вып. 48, № 6,2005.
72. Нагорский П.М., Таращук Ю.Е., Цибиков Б.Б. «Возвратная» фокусировка КВ-сигнала как индикатор среднемасштабных возмущений. Геомагнетизм и аэрономия. 2001, т.41, №6, с. 841-845.
73. Урядов В.П., Понятов A.A., Характеристики луча Педерсена на радиолиниях, проходящих вблизи северной и южной границ ионосферного провала. Труды XX Всероссийской конференции по распространению радиоволн. Нижний Новгород, 2002. с. 281-282.
74. Альперт Я.Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера. М.: Наука, 1972.
75. Черный Ф.Б., Распространение радиоволн, М.: Сов.Радио, 1972.
76. Миркотан С.Ф., Смородинов В.А. Исследование вероятностных свойств суммарной фазы ионосферного сигнала. //Геомагнетизм и аэрономия. 1977,17, № 6, с. 1034-1039.
77. Балинов В.В., Березин Ю.В., Виноградов Ю.Е., Смирнов В.И. Модель частично рассеянного поля с полностью смещенным спектром и помехоустойчивость приема в ионосферном канале связи. Техника средств связи, Сер. СС, 1981, № 2, с. 10-22.
78. Шкловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. М.: Радио и связь, 1982.
79. Фикс Я.А. К расчету помехоустойчивости эффективных методов передачи цифровой информации по многолучевым радиоканалам. Тр. Гос. НИИ Радио. 1988, № 1, с. 64-70.
80. Арефьева Л.Н., Березин Ю.В. Функция распределения огибающей и помехоустойчивость приема многолучевых сигналов. Вестник Московского университета. Сер. 3. Физика, Астрономия, 1990, т. 31, № 4, с. 34-37.
81. Makarevitch R. A., Honary F., Correlation between cosmic noise absorption and VHF coherent echo intensity, Annales Geophysicae (2005) 23, p. 1543- 1553.
82. Балинов В.В., Березин Ю.В., Киселев В.А., Смирнов В.И., Цветков С.С. Энергетические спектры флуктуации амплитуды на трассах различной протяженности, Геомагнетизм и аэрономия. 1973, т.13, 6, с.1047-1051.
83. Вентцель Е. С., Овчаров JI. А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Высшая школа, 2000.
84. Дунин-Барковский И. В., Смирнов Н. В. Теория вероятностей и математическая статистика в технике. М.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1955.
85. Митин И. В., Русаков В. С. Анализ и обработка экспериментальных данных. М.: Физический факультет МГУ, 2002.
86. Головин О.В. Декаметровая радиосвязь. М.: Радио и связь, 1990, 240 с.
87. А.И. Агарышев, А.В. Брускин, Система зоновой КВ-радиосвязи с вынесенным ретранслятором и оперативным прогнозированием рабочих частот // Тезисы конференции "Современные проблемы радиоэлектроники", 2000.
88. А.И. Агарышев, Н.В. Дудник, Оценка эффективности частотной адаптации средств связи диапазона 3-30 МГц к условиям распространения радиоволн // Тезисы конференции "Современные проблемы радиоэлектроники", 2000.
89. Erhel Y.M., Perrine С., Lemur D., and Bourdillon A., Image transmission through ionospheric channel, Electronics Letters ~ 20 January 2005 ~ Volume 41, Issue 2, p. 80-82
90. De Castro F.C.C., De Castro M.C.F and Arantes D.S., Concurrent blind deconvolution for channel equalization, Proc. ICC'2001 (Helsinki, Finland), June 11-15,2001, Vol.2, p.366-371.
91. Popovic D., Popovic Z., Multibeam Antennas With Polarization and Angle Diversity, IEEE transactions on antennas and propagation, vol. 50, № 5, may 2002, p. 651-657.
92. Dabeer O., Masry E., Convergence Analysis of the Constant Modulus Algorithm, IEEE Transactions on information theory, VOL. 49, №. 6, JUNE 2003.
93. Балинов В.В. Березин Ю.В. Потапова Н.В. Адаптивная антенная решетка с угловой и поляризационной селекцией сигнала и помех в космическом канале связи. М.: Вестн. моек, ун-та. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1994, т. 35, № 4,100-107 с.
94. Ю9.Березин Ю.В. Талицкий А.Н. Пространственно-поляризационная фильтрация электромагнитных волн. М.: Вестн. моек, ун-та. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1981, т. 22, № 2,12-15 с.
95. Ю.Григоров И. Н. Трансформаторное питание магнитных рамок. // Радиоконструктор № 2, 2000г., с. 15-17.1. l.Kazakevich Y., EW6BN. Hula Hoop Magnetic Loop // Antentop № 1, 2003, pp.30- 32. http://www.antentop.bel.ru/
96. Виноградов Ю. Дисковая антенна в диапазоне 27 МГц // Радио № 2, 1997г., с. 70.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.