УДК 621.396.2

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ СВЯЗИ РАДИОЛИНИЙ ДЕКАМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА В УСЛОВИЯХ ЕСТЕСТВЕННЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ ИОНОСФЕРЫ

Павлюк Дмитрий Николаевич1, Антонов Владислав Васильевич2, Горденко Дмитрий Владимирович3
1Северо-Кавказский гуманитарно-технический институт (г. Ставрополь), кандидат технических наук, доцент
2Северо-Кавказский гуманитарно-технический институт (г. Ставрополь), кандидат технических наук, доцент
3Ставропольский государственный аграрный университет, кандидат технических наук, доцент

Аннотация
В статье проведен анализ имеющихся резервов в обеспечении реально возможной достоверности принимаемой информации, как в условиях нормальной сферы, так и при ее возмущениях.

Ключевые слова: вероятность связи, естественное возмущение ионосферы, мощность передатчика, мощность принимаемого сигнала


SOFTWARE PROBABILITY OF DECAMETER RADIO LINKS IN THE NATURAL IONOSPHERIC DISTURBANCES

Pavljuk Dmitry Nikolaevich1, Antonov Vladislav Vasilevich2, Gordenko Dmitry Vladimirovich3
1North Caucasus Humanitarian and Technical Institute (Stavropol), candidate of technical Sciences, associate Professor
2North Caucasus Humanitarian and Technical Institute (Stavropol), candidate of technical Sciences, associate Professor
3Stavropol State Agrarian University, candidate of technical Sciences, associate Professor

Abstract
The article analyzes the available reserves to ensure the reliability of the real potential of the received information, as in normal areas and in its perturbations.

Рубрика: Математика

Библиографическая ссылка на статью:
Павлюк Д.Н., Антонов В.В., Горденко Д.В. Обеспечение вероятности связи радиолиний декаметрового диапазона в условиях естественных возмущений ионосферы // Исследования в области естественных наук. 2015. № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2015/06/10136 (дата обращения: 01.05.2017).

Известно[1], что показателем эффективности радиолиний декаметрового (ДКМ) диапазона служит верoятнoсть выпoлнения всех заданных требoваний пo дoстоверности, времени передачи сooбщений и скрытности. Однако расчет такого показателя связан с серьезными аналитическими трудностями и, кроме того, он не позволяет судить об отдельных (частных) характеристиках системы радиосвязи. Поэтому на практике пользуются частными показателями эффективности, а общую её оценку производят по совокупности частных показателей.

Одним из таких показателей эффективности, который широко применяется на практике, является вероятность обеспечения радиосвязи с достоверностью не хуже заданной или вероятность связи (по достоверности):

,

(1)

где - допустимое (пороговое) значение вероятности ошибочного приема информационного символа;

- интеграл вероятности.

(2)

Здесь расчетный параметр

,

(3)

где - среднее значение отношения (сигнал/помеха) с/п с учетом медленных замираний, - требуемое отношение с/п на входе приемного устройства, соответствующее допустимому (пороговому) значению вероятности ошибочного приема информационного символа ,- среднеквадратическое отклонение отношения с/п на входе приемника из-за медленных замираний сигналов и помех, которое в ДКМ радиоканалах составляет дБ.

К военным линиям ДКМ радиосвязи предъявляется ряд жестких требований к вероятности связи с заданной достоверностью.

Указанные требования для ДКМ радиолиний в случае воздействия случайных помех заключаются в обеспечении вероятности связи с достоверностью не хуже [1].

Анализ проведенных экспериментальных исследований по изучению вопросов обеспечения ДКМ радиосвязи показывает, что в настоящее время комплексы средств связи подвижных, использующие передатчики мощностью 1...5кВт, обеспечивают значение , а на стационарных узлах связи в случае использования передатчиков повышенной мощности 15…25кВт вероятность связи составляет [1].

Существующие требования к с заданной ДКМ радиолиний даже в условиях нормальной ионосферы (НИ) не выполняются. Это обстоятельство привело к тому, что вместо реально возможной по условиям распространения декметровых волн (РДВ) в требованиях к перспективным военным комплексам ДКМ связи она снижена до величины .

Цель стати является проведение анализа имеющихся резервов в обеспечении реально возможной достоверности принимаемой информации, как в условиях НИ, так и при ее возмущениях. Данный анализ целесообразно провести на основе сравнения характера изменения отношения с/п на входе приемного устройства в зависимости от состояния ионосферы.

Известно [1, 2, 3], что в условиях НИ для обеспечения требуемой необходимо, чтобы отношение на входе приемника превышало некоторую минимально допустимую величину

.

(4)

Требуемое отношение с/п , соответствующее заданному может быть найдено как аналитически [2, 3], так и из графиков, подобных приведенным на рисунке 1.

Аналитически величина при заданной выражается из зависимости вида [2,3]

,

(5)

где m – параметр распределения Накагами, характеризующий глубину быстрых замираний (БЗ).

Изменения величины параметра m приводят к различным типам БЗ в однолучевых ДКМ каналах связи (КС). Так при в КС отсутствуют БЗ, при возникают БЗ райсовского типа, при - БЗ релеевского типа, а при - подрелеевские (односторонне-нормальные) БЗ. Графически искомая величина при заданной определяется в виде произведения или (выраженная в децибелах) суммы [4]

,

где - минимально необходимое для обеспечения отношение с/п по мощности на входе приемника в канале радиосвязи без замираний определяется по кривой (1), - дополнительное превышение с/п, обусловленное наличием БЗ или коэффициент защиты (КЗ) от БЗ [5] определяемый в зависимости от глубины замираний по кривым (2–4).

Согласно [1,2] при расчете энергетических параметров ДКМ радиолиний для учета влияния БЗ, как правило, исходят из предположения о релеевском замирании амплитуды принимаемого сигнала, (когда ) характерным для следующих моделей траекторий РДВ (один дискретный луч, два дискретных луча, приходящих в точку приема с несоизмеримыми амплитудами). Тогда для верхней границы требуемой достоверности ДКМ радиосвязи , согласно рисунка 1 (график 3), значение допустимого отношения с/п будет составлять

.

(6)

Вместе с тем, при наличии двух дискретных лучей с соизмеримыми амплитудами в точке приема в модели траектории РДВ в ДКМ КС возникают БЗ подрелеевского (односторонне-нормального) типа (когда ). Это обстоятельство для приведет согласно рисунка 1 к увеличению которое будет составлять

.

(7)

Учитывая, что величина мощности принимаемого сигнала , пропорциональна мощности передатчика , основным путем реализации условия (4) в настоящее время является дополнительное увеличение мощности передатчика в зависимости от модели траектории РДВ соответственно на 15 дБ и на 34 дБ по сравнению со случаем отсутствия БЗ.

Далее проанализируем характер изменения среднего значения с/п на входе приемника, при котором обеспечивается достижимая в настоящее время величина вероятности связи (Рсв.дост = 0.3…0.7) и требуемое значение [1]. Для этого выражение (3) с учетом (5) представим в виде

,

(8)

где - дополнительное превышение с/п, обусловленное наличием медленных замираний, или КЗ от медленных замираний. В данном произведении первый сомножитель зависит только от задаваемых требований к вероятности ДКМ связи. Второй сомножитель определяется как , где и - рассеяние уровней сигналов и помех от их медианных значений
[1,2]. Эти рассеяния возникают по причинам медленных изменений поглощения волны в ионосфере дБ) и неравномерности загрузки ДКМ диапазона внешними помехами дБ).

В соответствии с (6), в случае присутствия в КС одного, двух дискретных лучей, приходящих в точку приема с несоизмеримыми амплитудами в модели траекторий РДВ для выполнения требований по достоверности ДКМ связи необходимо обеспечить дБ. Тогда, для достижения Рсв.дост = 0.7 необходимо получить (рисунок 2) и (в худшем случае для ) значение дБ.
При этом необходимое суммарное отношение среднего значения с/п составит дБ. Такое отношение с/п, согласно известной [1] методики расчета ДКМ радиолинии можно реализовать при

кВт.
Для выполнения требований по вероятности связи предъявляемых к перспективным военным комплексам ДКМ связи необходимо обеспечить и дБ.
При этом необходимое суммарное отношение с/п должно составлять дБ. Вместе с тем, в ДКМ КС при наличии двух дискретных лучей с соизмеримыми амплитудами в точке приема в модели траекторий РДВ указанное отношение с учетом (7) должно составлять дБ.


Реализовать такое отношение с/п путем увеличения мощности передатчика практически невозможно. Это обстоятельство позволяет объяснить причину снижения требований к достоверности ДКМ связи до значения .
Согласно рисунку 1, для указанного значения достоверности необходимо обеспечить величину дБ, т.е. на 12 дБ меньше по сравнению с необходимым при .

Отсюда следует, что задача одновременного выполнения требований по реально возможной достоверности и вероятности связи Рсв= 0.95 может быть решена за счет поиска неэнергетических путей уменьшения величины допустимого отношения с/п в худшем случае (при наличии двух дискретных лучей с соизмеримыми амплитудами в точке приема) с дБ до дБ.
При этом следует учесть, что согласно (5) состоит из двух слагаемых
и при отсутствии БЗ для обеспечения допустимое отношение с/п составляет дБ. Следовательно, поиск указанных путей в условиях НИ для моделей РДВ (при наличии двух дискретных лучей с соизмеримыми амплитудами в точке приема) сводится к задаче уменьшения
КЗ от БЗ, вызванных дискретно-диффузной многолучевостью, со значений дБ до дБ, а для остальных моделей с дБ до дБ.


Библиографический список
  1. Игнатoв, В.В. Вoенные системы радиoсвязи. ч.1./ В.В. Игнатoв, Ю.П. Килимник, И.Н. Никoльский и др.- Л.: ВАС,1989. - 386 с.
  2. Кoмарoвич, В.Ф. Случайные радиoпомехи и надежность КВ связи / В.Ф. Кoмарoвич, В.Н. Сoсунoв.
    - М.: Связь, 1977. - 136 с.
  3. Кловский, Д.Д. Теория передачи сигналов. – М.: Связь, 1973. – 376с.
  4. Пашинцев, В.П. Некoгерентное oбнаружение сигнала с райсoвскими замираниями./ В.П. Пашинцев, А.А. Смирнoв, В.В. Антoнoв. – Ставрoполь: СВВИУС. Международная научно-техническая школа-семинар, 1995, с. 110-115.
  5. Серкoв, В.П. Теoрия электрoмагнитнoгo пoля и распрoстранение радиoвoлн. Часть II. Распространение радиoволн / В. П. Серков, П. В. Слюсарев. – Ленинград: ВАС, 1973. – 255 с.
  6. Антонов В.В., Павлюк Д.Н. Подход к разработке модели распределения электронной концентрации естественно возмущенной ионосферы // Исследования в области естественных наук. 2015. № 2 [Электронный ресурс]. URL:http://science.snauka.ru/?p=9004.
  7. Антонов В.В., Павлюк Д.Н., Горденко Д.В. Модель распределения электронной концентрации естественно возмущенной ионосферы с учетом коэффициентов вариаций критических частот и вариаций пространственных флуктуаций электронной концентрации // Исследования в области естественных наук. 2015. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2015/04/9518.
  8. Антонов В.В, Павлюк Д.Н., Горденко Д.В., Кондрашов А. В. К вопросу анализа путей обеспечения требований к вероятности связи радиолиний декаметрового диапазона в условиях естественных возмущений ионосферы //Вестник СевКавГТИ. 2015. Т. 1. № 1 (20). С. 198-201.
  9. Горденко Д.В., Павлюк Д.Н., Шапошников Е.В., Кондрашов А.В., Горбачев А.В. Обнаружение ошибок с самоконтролем в модулярной арифметике //Вестник СевКавГТИ. 2015. Т. 1. № 1 (20). С.202-207.


Все статьи автора «pavlyukd»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: