Владимир Иванович Шлома
Методики энергетического расчета канала дальней тропосферной радиосвязи
При переходе к энергии на бит получаем формулу:
(3.32)
При вычислении в Mathcad интеграл вероятности 
вычисляется по формуле
(3.33)
4.
Оценка качества радиоканала тропосферной связи при различных видах модуляции для когерентного и некогерентного приема
4.1 Непосредственная передача прямоугольных импульсов:
– биполярные прямоугольные импульсы:
(4.1)
(4.2)
где Ts – длительность символа;
В – ширина полосы пропускания ФНЧ.
Обычно применяются ФНЧ с полосой пропускания в 2 раза превышающей частоту Найквиста В=1/Ts. Поэтому все формулы для некогерентного приема приведены для случая применения именно такого ФНЧ.
– однополярные прямоугольные импульсы:
(4.3)
(4.4)
4.2 Амплитудная манипуляция:
а) аналоговая обработка сигнала [10]:
– когерентный прием (фазовый детектор)
(4.5)
– некогерентный прием (амплитудный детектор)
(4.6)
где Тс – длительность импульса;
ΔFс – ширина спектра сигнала.
При импульсах типа «меандр», Тс×ΔFс=1.
Тогда
(4.7)
б) цифровая обработка сигнала [5]:
– однополярные прямоугольные импульсы:
(4.8)
(4.9)
(4.10)
(4.11)
– биполярные прямоугольные импульсы:
(4.12)
(4.13)
(4.14)
(4.15)
4.3 Частотная манипуляция:
а) аналоговая обработка сигнала [5]:
– оптимальный прием (когерентный прием)
(4.16)
– квазиоптимальный прием (некогерентный прием)
(4.17)
б) цифровая обработка сигнала [5]:
– FSK с разрывом фазы, с ФНЧ:
(4.18)
– MSK без разрыва фазы, с ФНЧ:
(4.19)
– при минимальном отклонении фазы на π/2 (при индексе модуляции m=1/2):
(4.20)
– многоуровневый сигнал:
(4.21)
4.4 Фазовая манипуляция [8]:
а) аналоговая обработка сигнала [10]:
– оптимальный когерентный прием
(4.22)
б) цифровая обработка сигнала [5]:
– оптимальный когерентный прием
(4.23)
– квазиоптимальный прием:
(4.24)
– многоуровневый ФМ сигнал:
(4.25)
4.5 Относительная фазовая манипуляция:
а) аналоговая обработка сигнала [10]:
– сравнение фаз
(4.26)
– сравнение полярностей
(4.27)
4.6 Технология OFDM:
Помехоустойчивость OFDM системы для канала Релея определяется выражением [6]:
(4.28)
где М – количество поднесущих в сигнале OFDM.
Выводы
Предлагаемые методики адаптированы для проведения расчетов на ПЭВМ. Для расчета каналов связи тропосферных радиолиний, расположенных на территории бывшего СССР, применимы обе методики, при этом имеется возможность сравнения результатов вычислений по двум методикам. Для расчета каналов связи тропосферных радиолиний, расположенных за пределами территории бывшего СССР, применима только вторая методика.
Проверка достоверности вычислений по предлагаемым методикам проведена частично, путем сравнения результатов вычислений с имеющимися в открытой печати [12] результатами натурных испытаний двух станций тропосферной связи: Р-423-ПМ и «Ладья». Сравнение вероятностей ошибки и предельных дальностей связи, измеренных при натурных испытаниях этих двух станций ДТР при 95% надежности связи, с результатами расчетов по предлагаемым методикам для среднегодовой надежности дает вполне приемлемую погрешность (порядка 0,5 дБ).
На основе предлагаемых методик разработана «Программа расчета канала ДТР» для вычисления в Matlab, позволяющая вычислять все параметры, определенные в этих методиках, такие как:
– величина затуханий (быстрые, медленные, медианные, общие);
– мощность сигнала на входе приемника (детектора);
– мощность шума на входе приемника (детектора);
– отношение сигнал/шум на входе приемника (детектора);
– энергетический запас трассы;
– предельная дальность связи;
– вероятность битовой ошибки при когерентном и некогерентном приеме при заданном виде модуляции.
Литература:
1. Ю.И. Давыденко Дальняя тропосферная связь. Москва. Военное издательство МО СССР, 1968.
2. РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R P.617-3 Методы прогнозирования и данные о распространении радиоволн, необходимые для проектирования тропосферных радиорелейных систем. Женева, 2014.
3. Справочник МСЭ Данные о распространении радиоволн для проектирования наземных линий связи пункта с пунктом. 2008.
4. С.В. Бородич Расчет шумов в каналах радиорелейной линии с частотным уплотнением и частотной модуляцией, Электросвязь №3, 1956г.
5. В.А. Галкин Цифровая мобильная радиосвязь. Москва. -Горячая линия – Телеком, 2007.
6. Е.Н. Рычков, В.Г. Патюков Возможность использования программно-определяемой радиосистемы для исследования путей повышения помехоустойчивости тропосферных систем связи с OFDM-сигналами. Статья, Сибирский Федеральный Университет, 2015.
7. Калинин А.И. Расчет трасс радиорелейных линий, Москва, Связь, 1964.
8. К.К Васильев, В.А. Глушко и др. Теория электрической связи. УлГТУ, 2008.
9. С.Н. Песков, А.Е. Ищенко Расчет вероятности ошибки в цифровых каналах связи. Статья, 2010.
10. Л.Н. Волков, М.С. Немировский, Ю.С. Шинаков Системы цифровой радиосвязи. Москва, Экотрендз, 2005.
11. К. Феер Беспроводная цифровая связь, Москва, Радио и связь, 2000.
12. В.В. Мизеров, А.Г. Миронов, К.В. Шестак Создание и развитие отечественных средств многоканальной радиосвязи специального назначения, Орел, Виктори Медиа, 2015.
