Повышение помехоустойчивости авиационных радиосистем передачи информации мониторинга тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат наук Ялин, Андрей Константинович

• Ялин, Андрей Константинович
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Ялин, Андрей Константинович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВИАЦИОННЫХ РАДИОСИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ МОНИТОРИНГА

1.1 Параметры авиационных радиосистем передачи информации мониторинга

1.2 Высокоскоростные авиационные радиосистемы передачи информации мониторинга

1.3 Синтез оптимального алгоритма квазикогерентного приёма сигнала ФМн - 4р с различной информационной скоростью в квадратурных каналах

1.4 Выводы

Глава 2. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ПРИЁМА СООБЩЕНИЙ ПРИ

ВОЗДЕЙСТВИИ БЕЛОГО ШУМА И УЗКОПОЛОСНЫХ ПОМЕХ

Введение

2.1 Помехоустойчивость приёма цифровых фазоманипулированных сигналов на фоне синусоидальной помехи и гауссовского шума

2.2 Помехоустойчивость подсистемы синхронизации высокоскоростной радиосистемы передачи информации при воздействии узкополосных помех

2.3 Выводы

Глава 3. ПРИЁМ ФМ СИГНАЛОВ С КВАДРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ

ПОМЕХ В ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ РАДИОСИСТЕМЕ

ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Введение

3.1 Алгоритм квадратурной компенсации узкополосных помех в приёмнике ФМ сигнала

3.2 Анализ характеристик алгоритма компенсации узкополосных помех при идеальной системе синхронизации по несущей

3.3 Математическая модель алгоритма квадратурной компенсации помеховых сигналов

3.4 Приём ФМн - 4р сигналов с квадратурной компенсацией помех при идеальной системе синхронизации несущей

3.5 Выводы

Глава 4. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ПРИЁМА ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ

СООБЩЕНИЙ ПРИ РЕАЛЬНОЙ СИСТЕМЕ СИНХРОНИЗАЦИИ НЕСУЩЕЙ

4.1 Анализ помехоустойчивости радиосистемы передачи информации, использующей устройство квадратурной компенсации узкополосных помех в приёмнике сигнала ФМн - 4р, при неидеальной схеме синхронизации по несущей

4.2 Математическая модель радиосистемы передачи информации, использующей устройство квадратурной компенсации узкополосных помех в приёмнике сигнала ФМн - 4р при неидеальной схеме синхронизации по несущей

4.3 Выводы

Заключение

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение помехоустойчивости авиационных радиосистем передачи информации мониторинга»

Введение

Актуальность темы исследования. Приоритетным направлением в развитии современной авиационной радиосвязи является исследование и разработка радиосистем, позволяющих передавать с борта летательного аппарата (ЛА) наземному или воздушному пункту управления информацию мониторинга земной поверхности в режиме реального времени в условиях воздействия преднамеренных помех.

В силу большого объёма передаваемой информации, собираемой с различных датчиков: оптических, инфракрасных, локационных, необходимая скорость передачи информации достигает значений 10... 100Мбит/с.

Современные отечественные авиационные комплексы связи работают в сравнительно низких УКВ диапазонах, обеспечивая телефонную, телекодовую СВЯЗЬ СО скоростью ДО 32[кбит / с].

Ограничения скорости передачи информации в существующих авиационных системах связи обусловлены следующими факторами:

• использование "низких" частот не позволяет применять направленные бортовые антенны из - за ограничений, накладываемых конструкцией и аэродинамикой ЛА;

» снижение энергетики вследствие замираний принимаемого сигнала, вызванных интерференцией прямого сигнала и отражённого от земной поверхности;

• ограничения масса-габаритных характеристик и величины энергопотребления, присущие бортовой аппаратуре ЛА;

• работа в условиях возможного воздействия организованных помех, в частности, достаточно распространённых узкополосных помех.

Требуемые значения скорости передачи информации в авиационных радиосистемах передачи информации мониторинга достигаются в результате применения направленных антенн, реализация которых на борту ЛА с учётом

аэродинамических характеристик обеспечивается при использовании сантиметрового диапазона длин волн.

Применение направленных антенн совместно с помехоустойчивым кодированием сигналов обеспечивает передачу информации при наличии замираний с требуемой скоростью на фоне белого гауссовского шума.

Однако, воздействие помех, отличающихся по своим характеристикам от белого шума, например, узкополосных, приводит к нарушению работы радиосистемы при мощности помехи, соизмеримой с мощностью сигнала на входе приёмника. Применение известных методов сигнальной помехозащиты, основанных на использовании псевдошумовых сигналов (ПШС) и сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), не представляется возможным, т. к. база ПШС при увеличении скорости передачи информации Я стремится к5->1 и сигналы ПШС оказываются неэффективными. База сигналов ППРЧ и их эффективность при ограниченной полосе системы также незначительны.

Известным методом ослабления помех является формирование провалов ("нулей") в диаграмме направленности приёмной антенны в направлении на источник помех. Метод отличается сложностью, т.к. требует измерения координат источника помех и сопровождается существенными искажениями сигнала при подавлении помех в основном лепестке диаграммы направленности антенны. Данный метод можно считать частным случаем метода адаптивной компенсации помех, использующего пространственные, поляризационные, частотные и временные отличия сигнала и помех, позволяющим выделить компенсирующее напряжение помех и исключить полезный сигнал. Существенным недостатком многих компенсаторов является ограничение числа компенсируемых помех.

Применение "обеляющих фильтров" при воздействии на вход приёмника ансамбля узкополосных помех сопровождается значительным искажением формы принимаемого полезного сигнала, что резко ухудшает показатели качества приёма цифровых сигналов.

На основании изложенного можно считать тему данной диссертационной работы актуальной.

Цель диссертационной работы и задачи исследования.

Целью диссертационной работы является исследование влияния узкополосных помех совместно с белым гауссовским шумом на качество работы информационного канала и схем синхронизации с целью дальнейшего повышения помехоустойчивости радиосистем передачи информации мониторинга в результате применения разработанного в диссертации квадратурного компенсатора узкополосных помех.

Результаты анализа помехоустойчивости радиосистемы, выполненного с использованием разработанных алгоритмов компенсации помех, подтверждены путём их дальнейшего моделирования с учётом реальных параметров действующих авиационных радиосистем связи.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Разработка алгоритма оптимального приёма сигнала с квадратурной манипуляцией ФМн - 4р, используемого для передачи высокоскоростной информации мониторинга одновременно с помехозащищённой передачей низкоскоростной служебной информации. Разработка модели радиосистемы формирования и приёма сигнала ФМн - 4р и оценка качества приёма сигнала по результатам моделирования.

2. Анализ помехоустойчивости информационного канала и качества работы схемы синхронизации по несущей при воздействии белого гауссовского шума и гармонических помех.

3. Разработка алгоритма квадратурного компенсатора помех, обеспечивающего подавление как одиночных, так и ансамбля узкополосных помех, и моделирование разработанных алгоритмов обработки сигнала, подтверждающее эффект подавления.

4. Разработка модели радиосистемы передачи информации мониторинга в

сигнале ФМн - 4р с использованием квадратурного компенсатора узкополосных

помех. Исследование помехоустойчивости компьютерной модели радиосистемы

6

передачи информации мониторинга совместно с квадратурным компенсатором при воздействии различных узкополосных помех: гармонических, шумовых, фазоманипулированных сигналов, например, ФМн - 2. Достоверность полученных научных результатов.

Обоснованность результатов обеспечена строгим и корректным использованием адекватного математического аппарата. Достоверность результатов подтверждается соответствием результатов исследований, полученных аналитическими методами, результатам моделирования.

Алгоритмы формирования и обработки сигнала ФМн - 4р реализованы в действующей находящейся в эксплуатации вертолётной аппаратуре.

Объект исследования.

Объектом исследования являются модемы авиационных радиосистем передачи информации мониторинга при условии воздействия на вход приёмника узкополосных помех и белого гауссовского шума. Методы исследований.

В диссертационной работе для решения поставленных задач использовались методы и математический аппарат теории случайных процессов, теории оптимального приёма, теории нелинейной фильтрации марковских информационных сообщений и квазикогерентного приёма сигналов на фоне белого гауссовского шума, а также теории аппроксимации.

Для расчёта оценочных характеристик использовались программы компьютерного моделирования и специализированные прикладные программные продукты.

Результаты аналитического расчёта проверялись экспериментально с использованием адекватных математических моделей.

Источником исходной статистической информации являлись данные экспериментальных исследований и рекомендации Международного комитета по радиосвязи (МККР), а также материалы периодической печати и источники Internet.

Научная новизна исследований, проведённых в диссертационной работе, состоит в следующем:

1. Разработан алгоритм формирования и обработки сигнала ФМн - 4р в авиационных радиосистемах передачи информации мониторинга, обеспечивающий одновременную передачу полезной информации и служебных сигналов.

2. Проведён анализ воздействия узкополосных помех на приём высокоскоростной информации. В результате анализа получено аналитическое выражение зависимости вероятности ошибочного приёма от отношения помеха/сигнал на входе оптимального приёмника и отношения сигнал/шум.

3. Проведён анализ воздействия узкополосных помех на незащищённую от преднамеренных помех схему синхронизации по несущей. В результате анализа получено выражение, описывающее зависимость отношения помеха/сигнал, при котором наблюдается значительное ухудшение показателей качества схемы синхронизации по несущей от отношения сигнал/шум.

4. Разработан алгоритм компенсации узкополосных помех, основанный на квадратурной обработке принимаемого сигнала ФМн - 4р.

5. Получены аналитически показатели качества работы информационного канала в сигнале ФМн - 4р на фоне воздействия узкополосных помех с учётом применения квадратурного компенсатора, учитывающие неточности схемы синхронизации по несущей и воздействие на помехозащищённую систему синхронизации узкополосных гармонических помех.

6. С применением аппарата теории нелинейной фильтрации получен алгоритм оптимального приёма сигнала ФМн - 4р, обеспечивающий одновременную передачу высокоскоростной информации мониторинга и низкоскоростной служебной информации, включающей координаты ЛА.

7. На разработанной модели радиосистемы проведено исследование

предложенного алгоритма компенсации помех при воздействии одиночных

узкополосных гармонических помех, ансамбля узкополосных помех и ФМн - 2

помеховых сигналов, частично перекрывающих спектр полезного сигнала, также

8

исследовано влияние помеховых сигналов на помехозащищённую схему синхронизации по несущей квазикогерентного приёмника. Практическая ценность работы и использование её результатов.

1. Разработанные методы оценки качества приёма при воздействии на приёмный комплекс узкополосных помеховых сигналов могут быть использованы при проектировании радиосистем подвижной связи с учётом соответствующего выбора параметров передающего устройства и характеристик приёмо-передающих антенн.

2. Полученные в диссертации результаты позволяют оценить помехоустойчивость приёма сигналов и обеспечить помехозащищённость приёмного комплекса радиосвязи при воздействии на его входе помеховых сигналов различной структуры и при различных значениях отношения помеха/сигнал.

3. Разработанная математическая модель радиосистемы передачи информации, включающая предложенный алгоритм квадратурной компенсации помех, реализуется в современной аппаратуре и может быть использована в существующих авиационных комплексах связи, выполненных по технологии soft radio, с целью значительного улучшения помехозащищённости путём их перепрограммирования.

4. Результаты работы могут быть использованы в научно-исследовательских и проектных организациях при разработке новых и развитии существующих как авиационных систем радиосвязи, так и при проектировании радиосистем подвижной связи, предназначенных для передачи мультимедийной информации в режиме реального времени.

Апробация результатов работы.

Результаты диссертации докладывались на всероссийской научно-технической конференции "Перспективы развития PJIC дальнего обнаружения и интегрированных систем и комплексов информационного обеспечения Воздушно-космической обороны РФ" в июне 2013г.

Результаты диссертации номинировались на премию Академика А.Л. Минца 2012 года, в номинации "за достижения в области науки и техники молодому специалисту до 30 лет" и стали победителями.

Алгоритмы формирования и обработки сигнала ФМн - 4р реализованы в радиосистеме, обеспечивающей передачу информации мониторинга с борта ЛА наземному пункту связи, реализованы в действующей авиационной аппаратуре, прошедшей испытания, что подтверждено актом реализации.

На устройство квадратурной компенсации подана заявка на патент № 2013134963 от 26.07.2013г.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Разработанный алгоритм компенсации узкополосных помех, наблюдаемых в смеси полезного сигнала и шума на основе использования специального квадратурного канала. Алгоритм обеспечивает компенсацию узкополосных помех, принимаемых совместно с цифровым ФМ сигналом, спектр которого в процессе компенсации не искажается в отличии от метода, основанного на использовании обеляющего фильтра. Предлагаемый алгоритм компенсации узкополосных помех не является следящим.

2. Способ построения модемов цифровых авиационных радиосистем передачи информации, основанный на квадратурной модуляции ФМн - 4 и обеспечивающий одновременную передачу высокоскоростной информации мониторинга в режиме реального времени и помехозащищённую передачу служебной информации, а также защиту подсистем синхронизации от преднамеренных помех.

3. Полученные путём моделирования результаты исследований

помехоустойчивости радиосистемы передачи информации мониторинга при

воздействии на вход узкополосных помех, подавляемых квадратурным

компенсатором помех. При использовании для расширения спектра сигнала

ПСП с базой В = 2047 обеспечивается устойчивая синхронизация по несущей при

мощности помехи, на зо дБ превышающей мощность полезного сигнала, а при

базе В = 65535 при отношении помехи/сигнал 60дБ .

10

4. Аналитические оценки показателей качества работы информационного канала и схемы синхронизации по несущей при воздействии преднамеренных помех. Подтверждённые экспериментально на моделях результаты показывают, что недопустимое снижение вероятности ошибочного приёма от значения Р = 1(Гб до значения Р = 10"2 при отношении сигнал/шум 10,5[<3£] достигается при отношении мощностей помеха/сигнал равном 0,5. Публикации.

По основным результатам, выполненным в диссертационной работе, опубликовано три статьи и подана заявка на патент:

1. "Особенности передачи и приема отличающихся по скорости потоков информации в квадратурных каналах". Ялин А.К., Шевченко P.A., Лебедев М.В., "ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ", 2013, №5, с. 15 - 21.

2. "Помехоустойчивость приёма цифровых фазоманипулированных сигналов на фоне синусоидальной помехи и гауссовского шума". Фомин А.И., Ялин А.К., "ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ", 2013, №10, с. 19 - 26.

3. "Помехоустойчивость схемы синхронизации по несущей высокоскоростной радиосистемы передачи информации при воздействии узкополосных помех". Фомин А.И., Ялин А.К., Шевченко P.A., "НАУКОЁМКИЕ ТЕХНОЛОГИИ", 2013, №9, Т. 14, с. 76-80.

4. Заявка 2013134963 RU, "Устройство и способ компенсации узкополосных помех в цифровых радиосистемах передачи информации" Фомин А.И., Ялин А.К., заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ), 26.07.2013, №052384.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх

глав и заключения. Работа содержит 154 страницы машинописного текста, 2

таблицы, 58 рисунков. Список литературы включает 83 наименования.

Во введении кратко излагаются: состояние проблемы, поставленные

задачи и характеристика предметной области. Определяются актуальность темы

11

диссертационной работы, формулируются цели и задачи исследования, объект, предмет и методы исследования, оценивается научная новизна, научная и практическая значимость полученных результатов, формулируются основные положения работы, выносимые на защиту, указывается степень апробации результатов работы.

В первой главе проведён обзор принципов построения и основных характеристик современных отечественных и зарубежных авиационных радиосистем передачи информации мониторинга в режиме реального времени. Рассмотрены характеристики авиационных каналов связи и основные ограничения, определяющие принципы построения авиационных радиосистем.

Предложена новая сигнальная конструкция ФМн - 4р, основанная на квадратурном методе модуляции ФМн - 4, обеспечивающая передачу большого объёма мультимедийной информации в режиме реального времени и одновременную передачу служебной помехозащищённой информации, включающей в себя координаты ЛА.

С применением аппарата теории нелинейной фильтрации получен алгоритм оптимального приёма ФМн - 4р сигнала на фоне белого гауссовского шума, в результате которого определена структурная схема оптимального приёмника и вычислены показатели качества фильтрации несущего колебания. Показано, что при незначительной доработке обеспечивается помехозащищённость схемы синхронизации по несущей при мощности помех, на 30[<)£]...60[д£] превосходящих мощность полезного сигнала в зависимости от выбранной базы ПШС.

Аналитическими методами получено выражение, описывающее влияние

узкополосной гармонической помехи на качество фильтрации несущего

колебания, и отсутствующее в литературе выражение, описывающее

помехоустойчивость оптимального алгоритма приёма фазоманипулированных

сигналов при условии конечных ошибок восстановления несущего колебания,

вызванных влиянием узкополосной гармонической помехи на

помехозащищённую схему синхронизации несущей, лежащее в основе методики

12

построения и анализа помехозащищённой цифровой системы передачи информации.

Во второй главе проведён анализ воздействия узкополосных гармонических помех на оптимальный корреляционный приёмник фазоманипулированных сигналов и показано, что недопустимое снижение вероятности ошибочного приёма от значения Р = 1(Гб до значения i> = 10~2 при отношении сигнал/шум 10.5[д£] достигается при отношении мощностей помеха/сигнал 0.5. В результате анализа получено выражение, описывающее помехоустойчивость приёма цифровых сигналов с коэффициентом взаимной корреляции г - -1 при воздействии узкополосной гармонической помехи. Результаты аналитического расчёта подтверждены на компьютерной модели. Правильность результатов, полученных аналитически, подтверждена экспериментально путём компьютерного моделирования алгоритмов и условий задачи, выполненной схематически.

Проведён анализ воздействия узкополосной гармонической помехи на незащищённую от преднамеренных помех систему синхронизации по несущей, выполненную по схеме Сифорова. В результате анализа получено выражение, описывающее зависимость предельного отношения помеха/сигнал, при котором резко ухудшаются показатели качества системы синхронизации по несущей, что приводит к невозможности синхронного приёма сигнала, от отношения сигнал/шум на входе приёмника.

В третьей главе разработан новый алгоритм квадратурной компенсации

сигналов узкополосных помех в смеси поступающего на вход приёмника

полезного сигнала и сигнала помех путём вычитания компенсирующего сигнала

помех, сформированного в специальном канале приёмника. При этом

обеспечивается компенсация ансамбля неперекрывающихся по спектру

узкополосных помех, включающих одиночные гармонические помехи, ансамбли

узкополосных помех и помехи, имеющие конечную полосу частот, принимаемые

совместно с цифровым ФМ сигналом, спектр которого в процессе компенсации

не искажается, что принципиально отличает предлагаемое устройство от

13

"обеляющего фильтра". Предлагаемое устройство реализует способ компенсации узкополосных помех, действующих в полосе приёмника совместно с полезным сигналом и естественными помехами.

Приведены аналитические расчёты показателей качества квадратурного компенсатора помех при условии реализации компенсатора в реальной аппаратуре, действующей в составе современных комплексов свази, устанавливаемых на ЛА.

Разработана математическая модель радиосистемы, включающая квадратурный компенсатор помех, адекватная реальной аппаратуре, применяемой в цифровых системах передачи информации. На модели подтверждены результаты аналитических расчётов.

Аналитическим путём исследовано влияние квадратурного компенсатора совместно с сигналом ФМн - 4р на качество приёма информации мониторинга.

В четвёртой главе проанализирован алгоритм построения цифровых помехозащищённых радиосистем передачи информации, с использованием сигнальной конструкции ФМн - 4р, основанной на квадратурном методе модуляции ФМн - 4, включающий квадратурный компенсатор помех и обеспечивающий помехозащищённость как схемы синхронизации по несущей, так и информационного канала приёма информации мониторинга. Проведён анализ показателей качества разработанной схемы приёмника при воздействии узкополосных гармонических помех.

Исследовано влияние узкополосных помех на качество приёма цифровой информации мониторинга при использовании реальной помехозащищённой схемы синхронизации по несущей ФМн - 4р сигнала и квадратурного компенсатора помех. Аналитическими методами получены зависимости вероятности ошибочного приёма от отношения помеха/сигнал на входе приёмника для различных выбранных параметров радиосистемы. Реализована компьютерная модель, использующая параметры современных цифровых систем передачи информации, на которой исследованы полученные алгоритмы приёмника.

ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВИАЦИОННЫХ РАДИОСИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ

ИНФОРМАЦИИ МОНИТОРИНГА

Введение

В настоящее время в связи с внедрением сетецентрических технологий становится необходимым обмен мультимедийной информацией между абонентами сети. В авиационно - космической технике широко используются технологии мониторинга подстилающей поверхности с дальнейшей передачей собранной информации с борта летательного аппарата (ЛА) наземным пунктам. Эксплуатируемые в настоящее время авиационные системы в большинстве случаев обеспечивают не превышающие несколько десятков Кбит!с сообщения: речевые, командные, телекодовые, телеметрические, которые в дальнейшем можно условно называть низкоскоростными сообщениями. Сообщения мониторинга формируются бортовыми радиолокационными, инфракрасными и оптическими датчиками и передаются в дальнейшем в пункты сбора и обработки информации со скоростью, достигающей 100[Мбит/с], что позволяет назвать эти сообщения высокоскоростными.

Радиосистемы передачи информации мониторинга имеют целый ряд специфических принципиальных особенностей, существенно влияющих на качество передачи сообщений.

1.1 Параметры авиационных радиосистем передачи информации мониторинга

Передача информации в авиационных радиосистемах имеет ряд

особенностей, определяемых замираниями принимаемого сигнала,

возникающими вследствие интерференции сигнала прямого луча и сигнала,

15

переотражённого подстилающей поверхностью. Данный эффект наблюдается в большинстве радиоканалов авиационной связи, осуществляемой на большом удалении летательных аппаратов, расположенных относительно наземного пункта под малыми углами места в * 0.1° ч- Г .

Анализ задержек сигналов, переотражённых земной поверхностью показывает, что полоса когерентности принимаемого сигнала лежит в пределах Д/А = 100-г500[мГг/], что соответствует интервалу многолучёвости

Т1 = — = (2*10-3 ч-Ю"2 \мкс\. При скорости передачи информации А/а

я = (Ю +\б)Мбит /с и соответствующей длительности информационного импульса г = (б.3*10"2 н-Ю"')[лгкс], превосходящей интервал многолучёвости, замирания можно считать общими. При увеличении скорости передачи информации я = (32 256 )[мбит /с] соответствующая длительность

информационного импульса г = (4*10"3ч-3.1*10-1)[л«а;] становится меньше или соизмеримой с величиной Ть, что приводит к межсимвольным искажениям и к значительному снижению помехоустойчивости, и ограничивает скорость передачи информации величиной 16[Мбит/с].

При передаче на большие расстояния под малыми углами места в радиоканале наблюдается доминирующий сигнал прямого луча и значительно ослабленные сигналы переотражённых лучей, плотность вероятности суммы которых является гауссовской. В этом случае плотность вероятности огибающей суммарного сигнала на входе приёмника описывается законом Райса.

Множество лучей, отражённых от Земной поверхности, в силу предельной теоремы теории вероятностей образуют гауссовский случайный сигнал с некоторой мощностью о-2 на входе приёмника. Прямой луч на входе

и 2

приемника имеет амплитуд £/с и мощность Рс - —^-. Отношение мощности

р

прямого луча к мощности отраженных лучей обозначим через М =

В сантиметровом диапазоне длин волн поверхность Земли является шероховатой из-за наличия деревьев, кустов, травы с коэффициентом отражения К0ТР =0.3 + 0.5 по амплитуде [1]. При коэффициенте отражения К0ТР= 0..5 по

U 2 „ 0.52 • Uc2 амплитуде, можно показать что Рс = , Pc_omP =-^ при этом

м = —?_=-L=6 [дБ].

2 0.25* U£ 0.25 L J

В соответствии с рекомендациями МККР [2] требуемая надёжность связи 0.95 для заданного значения М обеспечивается при увеличении энергетики радиосистемы на 1[дБ\.

Для мониторинга земной поверхности на борту летательных аппаратов используется гиростабилизированные оптико-электронные системы, которые формируют на выходе поток цветных кадров объёмом Lr х LB 1024x768 пикселей в поле зрения 20° х 15° -мл0 х о.8°. Для передачи большого объёма данных в режиме реального времени используется кодек jpeg2000, который согласно [3] позволяет без потери качества изображения уменьшить объём передаваемой информации в и = 20-^40 раз. Тогда, чтобы передать один кадр мониторинга земной поверхности необходимо передать

N = 1024 • 768 • 32/(20... 40) = 1.25 83 • 106... 629.15 • 103 бит, где множитель 32 отражает цветность изображения и обозначает количество бит определяющих цвет одного пикселя. При тактовой частоте равной 11ти кадрам в секунду человек воспринимает последовательную смену кадров как видео. Тогда скорость передачи информации на выходе информационного датчика равна R = \ А ЛО6.. .1 ■ \ 0вбитIс.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ялин, Андрей Константинович, 2013 год

Литература

1. М.П. Долуханов. "Распространение радиоволн". Издание 4-е Издательство "Связь", Москва, 1972.

2. Reports of the CCIR. Annex to volume V. Propagation in non - ionized media. ITU. Geneva 1990.

3. http://www.ipeg.org/ipeg2000/index.html

4. http://www.rto.nato.int

5. http://www.aticourses.eom/unmanned_aircrafl:_systems.html

6. http://www.as.northropgrumman.com/products/natoags/index.html

7. http://www.rfcomm.harris.com/media/RF-9070_tcm26-9211 .pdf

8. http://www.polyot.atnn.ru/prod/prod_04_03.phtml

9. http://www.arnis-expo.ru/049050049055124051050054056052.html

10. http://electropribor.ru/catalog/Produktsiya dlya_Ministerstva_oboroni RF

11. Мартиросов B.E. Оптимальный приём дискретных сигналов ЦСПИ. - М.: Радиотехника, 2010, 208с.

12. Казаков В.А. Введение в теорию марковских процессов и некоторые радиотехнические задачи. М., Сов. Радио, 1973, 232с.

13. Стратонович Р.Л. Условные марковские процессы и их применение к теории оптимального управления. М., МГУ, 1966, 319с.

14. Тихонов В.И., Кульман Н.К., Нелинейная фильтрация и квазикогерентный приём сигналов. М., Сов. Радио, 1975, 704с.

15. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: учеб. Пособие для вузов - 5е изд., испр. И доп. - М.: Дрофа, 2006, 719с.

16. Фомин А.И. Синхронизация цифровых радиосистем передачи информации. М.: САЙНС - ПРЕСС, 2008, 80с.

17. Дж. Дж. Стиффлер. Теория синхронной связи. Пер. с англ. Б.С. Цыбакова, под ред. Э.М. Габидулина. М.: Связь, 1975, 488с.

18. Тепляков И.М. Основы построения телекоммуникационный систем и сетей. М.: Радио и связь, 2004г, 328с.

19. Тепляков И.М., Калашников И.Д., Рощин Б.В. Радиолинии космических систем передачи информации. М.: «Советское радио», 1975г, 400с.

20. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1982. 624с.

21. Монзинго P.A., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решётки: Введение в теорию. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986, 448с.

22. Заявка 2013134963 RU, "Устройство и способ компенсации узкополосных помех в цифровых радиосистемах передачи информации" Фомин А.И., Ялин А.К., заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет) (МАИ), 26.07.2013, №052384.

23. Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Компьютеризированный курс: Учебное пособие. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005, 432с.

24. Важенин H.A., Вейцель В.А., Волковский A.C., и др. Радиосистемы и сети передачи информации: Учеб. Пособие для вузов, под ред. Мазепы Р.Б. М.: Изд-во МАИ, 2002, 568с.

25. Тихонов В.И. Оптимальный приём сигналов. М.: Радио и связь, 1983, 320с.

26. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. Пособие. Изд. 2-е. М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2012, 416с.

27. Кудрявцев В.А., Демидович Б.П. Краткий курс высшей математики. М.: Физматгиз, 1962, 528с.

28. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: учебник. 11-е изд., М.: КНОРУС, 2010, 664с.

29. Дж. Бендат, А. Пирсол. Измерение и анализ случайных процессов. Пер. с англ. Матушевский Г.В., Привальский В.А., под ред. Коваленко И.Н. М.: Мир, 1971,408с.

30. Харкевич A.A. Борьба с помехами. Изд. 4-е. М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2013, 280с.

1

150

31. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы М.: Сов. Радио, 1977, 488с.

32. Михайлов A.B. Высокоэффективные оптимальные системы связи. М.: Связь, 1980, 344с.

33. Макаров С.Б., Цикин И.А. Передача дискретных сообщений по радиоканалам с ограниченной полосой пропускания. М.: Радио и связь, 1988, 304с.

34. Галкин В.А. Цифровая мобильная радиосвязь. Учеб. Пособие для вузов. М.: Горячая линия - Телеком, 2007, 432с.

35. Васин В.А., Калмыков В.В., Себекин Ю.Н. и др. Радиосистемы передачи информации. Учеб. Пособие для вузов. Под ред. Фёдорова И.Б. и Калмыкова B.B. М.: Горячая линия - Телеком, 2005. 472с.

36. Кубзин А.И., Гориянова Е.Р., Наумов A.B. Теория вероятностей и математическая статистика. Базовый курс с примерами и задачами: Учеб. пособие. 2-е изд., испр. и доп. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005, 232с.

37. Линдсей В. Системы синхронизации в связи и управлении. Нью - Джерси, 1972. Пер. с англ. Под ред. Бакаева Ю.Н. и Капранова M.B. М.: Сов. Радио, 1978, 600с.

38. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. Для научных работников и инженеров. М.: 1977, 832с.

39. Витерби Э.Д. Принципы когерентной связи. Нью - Йорк. Пер. с англ. Под ред. Левина Б.Р. М.: Сов. радио, 1966, 392с.

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

41. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. Изд. 2-е. перераб. и доп. М.: Воениздат, 1989, 350с.

42. Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ. Под ред. Кловского Д.Д. М.: Радио и связь, 2000, 800с.

43. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр. Пер. с англ. М.: Издательский дом Вильяме, 2003, 1104с.

44. Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь. Пер. с англ. Под ред. Маркова B.B. М.: Связь, 1979, 592с.

45. Гольденберг JI.M. и др. Цифровая обработка сигналов. Справочник. М.: Радио и связь, 1985, 312с.

46. Грандштейн И.С., Рыжие И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Физматгиз, 1962.

47. Гуткин JI.C. Теория оптимальных методов радиоприёма при помехах. М.: Сов. радио, 1972.

48. Джонс Дж. Принципы современной теории связи и передачи дискретных сообщений. М.: Связь, 1971.

49. Весоловский К. Системы подвижной радиосвязи. Под ред. Дедовского А.И. М.: Горячая линия - Телеком, 2006.

50. Кловский Д.Д. Передача дискретных сообщений по радиоканалам. М.: Связь, 1983.

51. Кловский Д.Д. передача дискретных сообщений по радиоканалам. М.: Радио и связь, 1982.

52. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. М.: Радио и связь, 1998.

53. Ложкова Л.М. Распространение радиоволн над морской поверхностью. М.: Связь, 1991.

54. Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами. Учеб. пособ. для вузов. М.: Радио и связь, 2002.

55. Петрович Н.Т., Сухорукое A.C. передача аналоговых сигналов с помощью относительной фазовой модуляции. Электросвязь, 1977, №6.

56. Ялин А.К., Шевченко P.A., Лебедев М.В. "Особенности передачи и приема

отличающихся по скорости потоков информации в квадратурных каналах".

"телекоммуникации", 2013, №5, с. 15 -21.

152

57. Фомин А.И., Ялин А.К., Шевченко P.A. "Помехоустойчивость схемы синхронизации по несущей высокоскоростной радиосистемы передачи информации при воздействии узкополосных помех", "наукоёмкие технологии", 2013, №9, Т. 14, с. 76-80.

58. Тепляков И.М., Рощин Б.В., Фомин А.И., Вейцель В.А. Радиосистемы передачи. М.: Радио и связь, 1982.

59. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем: Учеб. пособие для ВУЗов. М.: радио и связь, 1991.

60. Теплов H.JI. Помехоустойчивость систем передачи дискретной информации. М.: Связь, 1964.

61. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. М.: Связь, 1983.

62. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. Под ред. Кловского Д.Д. Теория электрической связи: Учебник для вузов. М.: Радио и Связь, 1998.

63. Джейке А. Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ. М.: 1979.

64. Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974.

65. Лензин Ю.С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем. Учеб. пособие для ВУЗов. М.: Радио и связь, 1986.

66. Быков В.В. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике. М.: Сов. радио, 1971.

67. Бейтмен Г., Эрдеий А. Высшие трансцендентные функции. Т 2. М.: Наука, 1974.

68. Васильев В.Н., Буркин А.П., Свириденко В.А. Системы связи. М.: Высшая школа, 1987.

69. Голяницкий И.А. Математические модели и методы в радиосвязи. Под. Ред. Громакова Ю.А. М.: Экотрендз, 2005.

70. Фомин А.И., Ялин A.K. "Помехоустойчивость приёма цифровых фазоманипулированных сигналов на фоне синусоидальной помехи и гауссовского шума", "телекоммуникации", 2013, №10, с. 19 - 26.

71. Сервинский Е.Г. Оптимизация систем передачи дискретной информации. М.: Связь, 1974.

72. Тимаси У. Электронные системы связи. М.: Техносфера, 2007.

73. Уильям К. Техника подвижных систем связи. М.: Радио и связь, 1985.

74. Финк JI.M. Теория передачи дискретных сообщений. М.: Радио, 1970.

75. Фомин А.И., Сердюков П.Н., Межевич В.В. Оценка вероятности ошибки при оптимальном некогерентном приёме двоичных сигналов в многолучевом канале // Радиотехника, 1984, №8.

76. Хворостенко Н.П. Статистическая теория демодуляции дискретных сообщений. М.: Связь, 1968.

77. Мартиросов В.Е. Статистический синтез оптимальных алгоритмов формирования высокостабильных модулированных колебаний // Электросвязь, №10, 1995.

78. Мартиросов В.Е., Белоусов H.H. Сравнительный анализ помехоустойчивости квазикогерентных демодуляторов ФТ сигналов // Электросвязь, №5, 1984.

79. Белоусов H.H., Мартиросов В.Е. Статистический анализ адаптивного квазикогерентного демодулятора фазоманипулированного сигнала // Электросвязь, №5, 1983.

80. Мартиросов В.Е. Оптимальные алгоритмы приёма дискретных сигналов // Радиотехника и Электроника, №5, 1985.

81. Мартиросов В.Е. Рамирес Агилар Х.А. Помехоустойчивость когерентного приёма сигналов QAM // Электросвязь, №5, 2007.

82. Мартиросов В.Е. Когерентные алгоритмы посимвольного приёма сигналов QAM // Электросвязь, №1, 2007.

83. Лайонс Р. Цифровая обработка сигналов. 2-е изд. Пер. с англ. М.: ООО Бином - Пресс, 2006, 656с.