КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К АДАПТИВНОЙ КОМПЕНСАЦИИ ДИСПЕРСИОННЫХ ИСКАЖЕНИЙ СИСТЕМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ШИРОКОПОЛОСНЫХ ТРАНСИОНОСФЕРНЫХ РАДИОКАНАЛОВ
А. А. Кислицын
Поволжский государственный технологический университет,
Российская Федерация, 424000, Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3
E-mail: KislitsinAA@volgatech.net
АННОТАЦИЯ
Решается задача адаптивной компенсации дисперсионных искажений в трансионосферных каналах спутниковой связи по данным о среде, получаемых от глобальных навигационных систем. Представлен общий подход, объединяющий в одной системе анализирующее, обучающее и корректирующее программно-аппаратные устройства. Приведены аналитические выражения для реализации математической модели адаптивной коррекции частотной дисперсии, оценки времени жизни скорректированного канала. Учтено влияние ошибок определения полного электронного содержания (ПЭС), имеющих стохастический характер, на возможности коррекции дисперсии. Приведены результаты натурных экспериментов, проведённых в Йошкар-Оле, позволившие оценить суточные вариации полного электронного содержания, параметры частотной дисперсии, время жизни канала по данным спутниковой системы ГЛОНАСС. Установлено, что присутствующая на практике погрешность оценки ПЭС позволяет расширить полосу связного сигнала только до трёх раз.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
трансионосферный радиоканал; частотная дисперсия; адаптивная коррекция; эквалайзер; полное электронное содержание; время жизни канала.
ПОЛНЫЙ ТЕКСТ (pdf)
ФИНАНСИРОВАНИЕ
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов: № 18-37-00079, № 17-07-00799.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Dispersive Distortions of System Characteristics of Broadband Transionospheric Radio Channels / Ivanov D., Ivanov V., Ryabova N. et al.// Journal of Applied Engineering Science. 2017. Vol 15, № 4. Pp. 550-555. doi:10.5937/jaes15-11784.
2. Коротков С.Ю., Пашинцев В.П., Солчатов М.Э. Помехоустойчивость спутниковой связи при активных помехах и ограниченной полосе когерентности канала // Инфокоммуникационные технологии. 2013. № 4. С 35-38.
3. Терентьев М.В., Чубинский Н.П. Дисперсионные ограничения полосы частот космической радиолинии // Материалы IV Всероссийской научной конференции «Проблемы военно-прикладной геофизики и контроля состояния природной среды». СПб.: Военно-космическая академия имени А.Ф.Можайского, 2016. С. 262-266.
4. Петренко П. Б., Бонч-Бруевич А. М. Моделирование и оценка ионосферных искажений широкополосных радиосигналов в локации и связи // Вопросы защиты информации. 2007. № 3. С. 24-29.
5. Propagation of Broadband HF Signals in a Medium with Nonlinear Dispersion / D.V. Ivanov, V.A. Ivanov, N.N. Mikheeva et al. // Journal of Communications Technology and Electronics. 2015. Vol. 60. № 11. Pp. 1205-1214. DOI: 10.1134/S1064226915110066
6. Определение параметров частотной дисперсии трансионосферного радиоканала / Д.В. Иванов, В.А. Иванов, Н.В. Рябова и др. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2016. Т. 59. № 12-2. С. 105-108.
7. Кислицын А. А., Овчинников В. В., Трушкова О. А. Создание моделей и алгоритма для исследования эффектов нелинейной частотной дисперсии в трансионосферных каналах связи с дисперсионными искажениями // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2018. № 3 (39). С. 6-19. DOI: 10.15350/2306-2819.2018.3.6
8. Armand N.A. Propagation of broadband signals in dispersive media // Journal of Communications Technology and Electronics. 2003. Vol. 48. No 9. Pp. 1045-1057.
9. Studying the Parameters of Frequency Dispersion for Radio Links of Different Length Using Software-Defined Radio Based Sounding System / V.A. Ivanov, D.V. Ivanov, N.V. Ryabova et al. // Radio Science. 2019. Vol. 54, Iss. 1. Pp 34-43. DOI: 10.1029/2018RS006636
10. Эффекты частотной дисперсии группового запаздывания при трансионосферном распространении радиоволн / Д.В. Иванов, В.А. Иванов, Н.В. Рябова и др. // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2017. Т.20, № 3, ч. 2. С. 31-36.
11. Терентьев М.В., Чубинский Н.П. Компенсация дисперсионных искажений, ограничивающих полосу частот космической радиолинии // Материалы VII Всероссийской научной конференции «Радиофизические методы в дистанционном зондировании сред». Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ. 2016. С. 419-423.
12. Hardware software system for producing coherent bandwidth maps of transionospheric wideband radio channel / V.A. Ivanov, N.V. Ryabova, M.I. Ryabova et al // 2019 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications. (SYNCHROINFO). 2019. DOI: 10.1109/SYNCHROINFO.2019.8813934
13. Иванов Д.В. Методы и математические модели исследования распространения в ионосфере сложных декаметровых сигналов и коррекции их дисперсионных искажений. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. 266 с.
14. Method of Training Mode of Adaptive System for Frequency Dispersion Correction in Wideband Ionospheric HF Communication Channels / D.V. Ivanov, V.A. Ivanov, V.V. Ovchinnikov et al. // 2019 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems, WECONF 2019; Saint-Petersburg Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. DOI: 10.1109/WECONF.2019.8840628.
15. Лобов Е.М., Смердова Е.О. Оценка импульсной характеристики широкополосного ионосферного канала с помощью метода обратной фильтрации // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. Т. 11. № 3. С. 24-27.
16. Лобов Е.М., Лобова Е.О., Кандауров Н.А. Оптимальный следящий компенсатор дисперсионных искажений широкополосных сигналов // Электросвязь. 2018. № 5. С. 34-38.
17. Garima Malik, Amandeep Singh Sappal. Adaptive Equalization Algorithms:An Overview // International Journal of Advanced Computer Science and Applications. 2011. Vol. 2, No 3. Pp. 62-67.
18. Пустовалов Е. В. Итеративный эквалайзер в частотной области с адаптивной оценкой канала // Информационно-управляющие системы. 2012. № 2. С. 57-66.
19. Кислицын А.А. Алгоритмы определения временных вариаций полного электронного содержания верхней атмосферы Земли // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2015. № 2 (26). С. 27-40.
20. Studying frequency dispersion in transionospheric radio paths using the estimates of the total electron content / D.V. Ivanov, V.A. Ivanov, N.V. Ryabova et al. // 12th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2018). 2018. Vol. 2018, Iss. CP741, London; United Kingdom. DOI: 10.1049/cp.2018.0474
21. Studying Impulse Response Peak Power Losses in a Satellite Communication Transionospheric Radio Channel with the Use of GPS/GNSS Data / A. A. Kislitsin., D. V. Ivanov, V. A. Ivanov et al // 2018 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO). Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc. DOI: 10.1109/SYNCHROINFO.2018.8456973
22. Суточная динамика вертикального полного электронного содержания над городами Иркутск и Йошкар-Ола по данным GPS/ГЛОНАСС и модели IRI-2012 / Ю. В. Ясюкевич, А. А. Мыльникова, В.В. Демьянов и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2013. № 3(19). С. 18-29.
23. Yasyukevich Yu.V., Mylnikova A.A., Polyakova A.S. Estimating the total electron content absolute value from the GPS/GLONASS data // Results in Physics. 2014. Vol. 5. Pp. 32–33. Doi:10.1016/j.rinp.2014.12.006.
24. Дисперсионные искажения системных характеристик широкополосных ионосферных радиоканалов: монография / В.А. Иванов, Д.В. Иванов, Н.Н. Михеева и др. Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2015. 156 с.
25. Анализ математических приближений для оценки частотной фазовой дисперсии широкополосных трансионосферных каналов связи. Картографирование полосы когерентности / Д.В. Иванов, В.А. Иванов, Н.В. Рябова и др. // VII Всероссийские Армандовские чтения: Современные проблемы дистанционного зондирования, радиолокации, распространения и дифракции волн / Материалы Всероссийской научной конференции. Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2017. C. 315-322.
26. The plotting algorithm of coherence band maps of transionospheric radio channels / D. V. Ivanov, V. A. Ivanov, N. V. Ryabova et al // Proc. SPIE 10466, 23rd International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics, 104667F (30 November 2017); doi: 10.1117/12.2285658
27. Method of Experimental Estimating Processing Gain from Dispersion Correction in a Wideband Transionospheric Radio Channel / N. V. Ryabova, V. A. Ivanov, D. V. Ivanov et al // Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). 2018, DOI: 10.1109/WECONF.2018.8604314
28. Revision of part 15 of the commission's rules regarding ultra wideband transmission systems. First report and order. FCC 02 48. – Federal Communications Commission, 2002. 118 p.
29. Петров А. В., Сергиенко А. Б., Филин А. Н. Зондирование коротковолнового канала с использованием псевдослучайного сигнала с угловой модуляцией // Цифровая обработка сигналов и ее применение – DSPA-2014. М.: ООО «Издательский дом Медиа паблишер», 2014. С. 281-285.
Для цитирования:Кислицын А. А. Комплексный подход к адаптивной компенсации дисперсионных искажений системных характеристик широкополосных трансионосферных радиоканалов // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2019. № 3 (43). С. 6-21. DOI: 10.25686/2306-2819.2019.3.6
Отдел научных программ, интеллектуальной собственности и НИРС
(8362) 68-60-13, аудитория 404 (I) – НИРС, гранты
(8362) 68-60-09, 68-60-62 аудитория 423(I) – ОИС, публикации