Диссертация допущена к защите Зав кафедрой ртс макаров С. Б. 20 г. Магистерская диссертация

Задачи исследования

1. 
   Исследование метода территориально-разнесенного приема
   

2. 
   Разработка алгоритма идентификации сообщений, поступающих от территориально-разнесенных радиоцентров
   

3. 
   Исследование методов сложения сигналов и разработка алгоритма совместной обработки идентичных сообщений, поступающих от территориально-разнесенных радиоцентров
   

12
Глава 2 Выбор и обоснование методов совместной обработки

2.1 Принцип территориально-разнесенного прием

• 
  состав системы связи, при территориально-разнесенном приеме, как правило, входят:
  

• 
  Центр сбора и обработки информации (ЦСОИ), представляющий собой базовый пункт управления, обеспечивающий совместную обработку принятых сообщений
  

• 
  Территориально-распределенные радиоцентры (РЦ), например, РЦ
  

«Север», РЦ «Восток», РЦ «Юг», РЦ «Запад» – программно-аппаратные комплексы, обеспечивающие сбор и доведение данных от абонентов связи ДКМ диапазона до ЦСОИ [4].

• 
  Для передачи сообщений для совместной обработки на ЦСОИ,
  

предполагается задействование спутниковых (радиорелейных), волоконно-оптических, либо проводных линии связи.

На рисунке 2.1 представлен вариант единой структуры системы связи с территориально-разнесенными РЦ. Для корректной организации связи каждый РЦ обеспечивает прием сообщений от абонентов, находящихся в закрепленной за ним зоне мониторинга. Рассмотрим вариант обеспечения связи для объекта, закрепленного за РЦ «Север» (рисунок 2.2).

13

Рисунок 2.1 – Вариант единой структуры системы связи с территориально-разнесенными РЦ

Рисунок 2.2 – Вариант организации связи при нахождении в зоне мониторинга РЦ «Север»

При организации связи, на передающих подвижных объектах частота излучения определяется в соответствии с его географическим размещением и используя частотно-временные матрицы (ЧВМ). В ряде случаев, ЧВМ,

14
составляются с использованием специального программного обеспечения (СПО) [9-11]. СПО позволяет получать сведения о состоянии ионосферы, проводить долгосрочные прогнозы ведения радиосвязи на заданных частотах для любых дальностей связи и на длительные периоды времени, выполнять расчеты ожидаемых в точке приема уровней сигналов. В настоящей работе планирование радиосвязи было произведено с использованием СПО «Прогнозирование распространения радиоволн КВ диапазона и доступности связи на заданных частотах» [9]. Данное СПО разработано согласно рекомендациям Международного союза электросвязи «Р.1240, Р.533» [12,13], с использованием международной справочной модели ионосферы IRI-2016 [14].

Результатами расчетов радиотрасс являются графики, приведенные на рисунке 2.3 [ а) –показывает вероятные значения отношения сигнал/помеха на рабочей частоте в точке приема, б) – вероятность связи с заданными требованиями, в) – визуальная оценка расчетов состояния МПЧ и ОРЧ по ионосферным слоям].

Рисунок 2.3 – Графики прогноза значений радиотрассы (уровень сигнала, вероятность связи, расчет рабочих частот)

15
Изменяя рабочую частоту в диапазоне 3 МГц ÷ МПЧ, полученную в соответствии с данными о состоянии ионосферы, суточные значения отношения сигнал/шум при приеме сообщения на РЦ «Север» представлены на рисунке 2.4.

SNR	РЦ "Север"	б)
40

35

30

25

20

15

10
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24_{t, ч}

Рисунок 2.4 – Суточный ход уровня сигнала на одном из радиоцентров для различных частот излучения сигнала

Из анализа графика, представленного на рисунке 2.4, следует, что значения отношения сигнал/шум, на протяжении суток позволяет обеспечить надежный прием сообщений, для данной радиотрассы. Однако при воздействии мощных преднамеренных помех (рисунок 2.5), невозможно обеспечить прием сообщений с требованиями для достоверного приема, так как значение уровня сигнала меньше значения воздействующей помехи (рисунок 2.6).

16

Рисунок 2.5 –	Вариант организации связи при воздействии преднамеренно помехи
	SNR				РЦ "Север"												б)
	45
	40
	35
	30
	25
	20
	15
	10
	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18		20		22		^24t, ч
Рисунок 2.6 – Совместный график значений уровня сигнала (точки) и уровня
		преднамеренной помехи (пунктир) на РЦ

Оценим значения уровня сигнала при использовании территориально-разнесенного приема, позволяющего обеспечить возможный прием сообщений на каждом из РЦ, с требованиями для достоверного приема, а также воздействие преднамеренной помехи на каждый из РЦ.

17

Рисунок 2.7 – Карта расчетных радиотрасс при использовании СПО «КВ Радиан-М» [9,15]

Метки сигнал и помеха на рисунке 2.7, являются источниками полезного сигнала и преднамеренной помехи соответственно.

Аналогичным образом, были рассчитаны значения отношения сигнал/шум и отношение помеха/шум, при приеме на каждом из РЦ – рисунок 2.8.

Рисунок 2.8 – Суточный ход уровня сигнала для каждого РЦ при излучении на разных частотах

18
Используя данные рассчитанных радиолиний, на рисунке 2.9 представлены значения уровня сигнала на единых рабочих частотах на каждом из территориально-разнесенном РЦ.

Рисунок 2.9 – Графики уровня сигнала на 4 РЦ [а)fраб = 6 МГц б) fраб =8 МГц

в) fраб = 10 МГц г) fраб = 12 МГц]

Из анализа графиков, представленных на рисунке 1.12 следует, что возможно осуществить одновременный прием сигналов на разнесенных РЦ при единых рабочих частотах излучения (серым цветом на графике выделены промежутки времени, когда уровень сигнала, обеспечивающий одновременный прием сообщений хотя бы на 3 РЦ, выше h²_р=10 дБ)

19

Рисунок 2.10 – Совместный график значений уровня сигнала (точки) и уровня преднамеренной помехи (пунктир) на каждом из территориально-разнесенных РЦ
Проведя анализ данных расчетов, можно сделать вывод, что при воздействии преднамеренной помехи на удаленный РЦ «Север», уровень значения помехи превышает уровень сигнала, например, на рисунке 1.13 б), вследствие чего невозможно обеспечить надежный прием сообщений. Однако, из анализа графиков видно, что при смене частоты излучения, даже при условии ухода от ОРЧ, в некоторые моменты времени, значение уровня сигнал/шум может превышать значения уровня помеха/шум на остальных РЦ, что позволяет осуществить прием сообщений на разнесенных РЦ с требованиями не ниже заданных, используя метод территориально-разнесенного приема.

Таким образом территориально разнесенный прием позволяет обеспечить прием сообщений от глобально удаленных объектов даже при воздействии мощных помех.

20
На рисунке 2.11 представлена структурная схема радиолинии, построенной по предлагаемому методу.

При организации связи, на подвижных объектах на основе использования долгосрочных радиопрогнозов и в соответствии с географическим положением определяется частота излучения сигнала, для обеспечения одновременного приема на каждом из территориально-разнесенном РЦ. Далее, информация, предназначенная для передачи в виде кодограммы в соответствии с выбранной частотой излучения, поступает на возбудитель и через антенно-фидерное устройство в среду распространения радиоволн.

На приемной стороне, принятый радиосигнал через блок согласования с антенной поступает в цепочки трактов приема, реализованных по классической схеме гетеродинного приемника с цифровой обработкой. Примером многоканального приемника функционирующего согласно данной схеме, может быть РПУ ДКМВ ST 093 [16].

Далее преобразованные цифровые сообщения поступают от удаленных РЦ в ЦСОИ независимо друг от друга, различным путем. Каждое поступившее сообщения подвергается процедуре идентификации. После идентификации первой копии сообщения, через время определяемое в соответствии с задержкой в тракте доведения до центра обработки информации, возможен прием остальных копий. Для синтезирования окончательного решения в блоке сложения сигналов может быть реализован один из методов сложения.

21


Рисунок 2.11 – Структурно-функциональная схема радиолинии