Аннотация
Представлен обзор работ по анализу современного состояния проблем КВ-связи, связанных с особенностями многомерного ионосферного радиоканала. Известно, что ионосферный радиоканал является одним из самых сложных из-за изменчивости среды и флуктуирующей многолучёвости. Очевидно, что чем менее известны текущие характеристики канала, тем большие энергетические запасы у системы связи, связанные с увеличением мощности и уменьшением скорости передачи, следует создавать для обеспечения требуемого качества связи. Для получения текущих данных о канале применяются панорамные и канальные ионозонды, разрабатываются модели канала, учитывающие случайный характер параметров канала с быстрыми и медленными замираниями, а также теория распространения радиосигналов в канале с замираниями. По этой причине требуется систематизация новых полученных в этой области знаний.
В обзоре рассмотрено применение метода эквивалентности в задаче ионосферного распространения радиосигналов. Приведены модели парциального радиоканала на произвольной рабочей частоте, его функции рассеяния, а также модель для характеристических функций производительности КВ-модемов и выделены её основные параметры. Разрабатываемые подходы к созданию когнитивной КВ-связи требуют в качестве обязательного условия развития систем диагностики многомерного канала на основе применения для зондирования сложных сигналов и технологии программно определяемого (конфигурируемого) радио. В обзоре представлен анализ существующих ионозондов, значение которых для повышения качества КВ-связи ещё недооценивается. Представлены экспериментальные данные, показывающие, что зондирование радиоканала с определением его текущих параметров позволяет уменьшить излучаемую мощность на 4,3…12 дБ на среднеширотной радиотрассе и 4,8…6,4 дБ – на приполярной при постоянной скорости передачи информации, или при неизменной мощности увеличить скорость передачи примерно в два раза.
Литература
2. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере: Пер. с англ. М.: Мир, 1973. 502 с.
3. Определение основных параметров многомерного коротковолнового радиоканала с использованием панорамного ионозонда / В. А. Иванов, Д. В. Иванов, Н. В. Рябова и др. // Вестник Марийского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2011. № 2 (12). С. 15-23.
4. Исследование многомерного коротковолнового радиоканала с использованием панорамного ионозонда / В. А. Иванов, Д. В. Иванов, Н. В. Рябова и др. // II Всероссийские Армандовские чтения. Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2012. С. 120-124.
5. Scattering Functions for Wideband HF Channels / V. E. Gherm, N. N. Zernov, H. J. Strangeways et al // IEEE 8th International Conference on HF Radio Systems & Techniques. UK: Guildford, 2000. Pp. 341-345.
6. Канальные параметры рассеяния для среднеширотной ионосферы / В. А. Иванов, Е. В.Катков, М. И. Рябова и др. // Вестник Марийского государственного технологического университета. 2011. № 3 (13). С. 93-101.
7. Иванов В. А., Катков Е. В., Чернов А. А. Устройство и алгоритмы синхронизации радиотехнических систем связи и зондирования ионосферных высокочастотных радиоканалов // Вестник Марийского государственного технического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2010. № 2 (9). С. 114-126.
8. Иванов В.А., Чернов А.А. Развитие теории синхронизации РТС декаметровой связи и панорамного зондирования ионосферы // Телекоммуникации. 2012. № 2. С. 16-22.
9. Отнес Р., Эноксон Л. Прикладной анализ временных рядов. М.: Мир, 1982. 428 с.
10. Bello P. A., Nelin B. D. The influence of fading spectrum on the binary error probabilities of incoherent and differentially coherent matched filter receivers // IRE Transactions on Communications Systems. 1962. Vol. CS-10, No. 2. Pp. 160-168.
11. Прокис Д. Цифровая связь. Пер. с англ. М.: Радио и связь, 2000. 800 с.
12. Стейн С., Джонс Д. Принципы современной теории связи и их применение к передаче дискретных сообщений. М.: Связь, 1971. 374 с.
13. Барабашев Б. Г., Вертоградов Г. Г. Динамическая адаптивная структурно-физическая модель ионосферного радиоканала // Математическое моделирование. 1996. Т. 8, № 2. С. 3-18.
14. Арманд Н.А. Распространение широкополосных сигналов в дисперсных средах // Радиотехника и электроника. 2003. Т. 48, № 9. С. 1045-1057.
15. Watterson C.C., Juroshek J., Bensema W.D. Experimental Confirmation of an HF Channel Model // IEEE Transactions on Communications. 1970. No. 6. Pp. 792-803.
16. Иванов Д.В. Искажения в ионосфере декаметровых сигналов с псевдослучайной рабочей частотой // Радиотехника и электроника. 2006. Т. 51, № 7. С. 807-815
17. Иванов Д. В, Иванов В. А., Чернов А. А. Теоретические основы метода прямого цифрового синтеза радиосигналов для цифровых систем связи // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2012. № 1(15). С. 3-34.
18. Численные и полунатурные исследования функции рассеяния узкополосных декаметровых радиоканалов / В. А. Иванов, Д. В. Иванов, Н. В. Рябова и др. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2009. Т. 14, № 8. С. 46-54.
19. Cannon Paul S., Angling Matthew J., Lundborg Bengt. Characterization and Modeling of the HF Communications Channel // Review of Radio Science: 1999-2002. August 2002. No. Chapter 27. Pp. 597-623.
20. The Generalisation of Rytov’s Method to the Case of Inhomogeneous Media and HF Propagation and Scattering in the Ionosphere / N. N. Zernov, V. E. Gherm, N. Y. Zaalov et al. // Radio Science. 1992. Vol. 2, No. 27. Pp. 235-244.
21. Davies N. C. Cannon P. S. AGARD Symposium on Multi-Mechanism Communication Systems // DAMSON- A System to Measure Multipath Dispersion, Doppler Spread and Doppler Shift. Rotterdam, Netherlands. 1993. Vol. CP-543. Pp. 36.1-36.6.
22. Тихонов В.И. Оптимальный приём сигналов. М.: Радио и связь, 1983. 320 с.
23. Arthur P. C., Maundrell M. J. Multi-Dimensional HF Modem Performance Characterisation // 7th International Conference on HF Radio Systems and Techniques. 1997.
24. Otnes R. Improved Receivers for Digital High Frequency Communications: Iterative Channel Estimation, Equalization, and Decoding (Adaptive Turbo Equalization), Department of Telecommunications Faculty of Information Technology, Mathematics and Electrical Engineering Norwegian University of Science and Technology, A Dissertation Submitted In Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doktor Ingenior. 2002.
25. Brown D.J. Link maintenance and channel evaluation techniques for HF radiocommunication links, University of Leicester, PhD thesis. 2001.
26. Warrington E. M., Stocker A. J. Measurements of the Doppler and multipath spread of HF signals received over a path oriented along the midlatitude trough // Radio Science. 2003. Vol. 38. No. 5. Pp. 1-12.
27. Stocker A. J., Warrington E. M., Siddle D. R. Observations of Doppler and delay spreads on HF signals received over polar cap and trough paths at various stages of the solar cycle // Radio Science. 2013. Vol. 48. Pp. 638–645.
28. Канальный зонд для исследования функций рассеяния ионосферных ВЧ-радиоканалов / В. А. Иванов, Н. В. Рябова, И. Е. Царев и др. // Распространение радиоволн. 2008. Т. 2. С. 45-48.
29. Иванов В. А., Рябова Н. В., Царев И. Е. Диагностика функции рассеяния декаметровых узкополосных стохастических радиоканалов // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 55, № 3. С. 285-292.
30. Application of a high quality ionosonde to ionospheric research / P. C. Arthur, M. Lissimore, P. C. Cannon et al. // Seventh Int. Conf. on HF Radio Systems and Techniques. 1997. Vol. IEE Conf. Pub., 441. Pp. 135-139.
31. Cannon P.S., Angling M.J., Davies N.J. DAMSON HF Channel Characterisation - A review / 21st Century Military Communications Conference Proceedings. Vol. I, Session 2. Pp. 59-64.
32. Vilella С., Miralles D., Pijoan J. L. An Antarctica-to-Spain HF ionospheric radio link: Sounding results // Radio Science. 2008. Vol. 43. P. 17.
33. Remote Sensing and Skywave Digital Communication from Antarctica / P. Bergadà, M. Deumal, C. Vilella et al. // Sensors. 2009. No. 9. Pp. 10136 – 10157.
34. A comprehensive sounding of the ionospheric HF radio link from Antarctica to Spain / A. G. Ads, P. Bergadà, C. Vilella et al. // Radio Science. 2013. Vol. 48. Pp. 1-12.
35. Иванов В. А., Иванов Д. В., Колчев А. А. Коррекция широкополосных коротковолновых ионосферных радиоканалов // Радиотехника и электроника. 2003. Т. 48, № 6. С. 688-697.
36. Исследования коррекции дисперсионных искажений, возникающих в ионосферных радиоканалах с полосой 1 МГц / Д. В. Иванов, В. А.Иванов, М. И. Рябова и др. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. Т. 13, № 8. С. 58-66.
37. Иванов Д.В. Методы и математические модели исследования распространения в ионосфере сложных декаметровых сигналов и коррекции их дисперсионных искажений: монография. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2006. 268 с.
38. Зондирование ионосферных каналов высокочастотной связи с поверхности Земли / В. А. Иванов, Д. В. Иванов, Н. В. Рябова и др. // Вестник Марийского государственного технического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2008. № 1. С. 3-20.
39. Комплексный адаптивный алгоритм обработки ионограмм вертикально наклонного зондирования ионосферы / В. А. Иванов, Д. В. Иванов, Н. В. Рябова и др. // Гелиогеофизические исследования. 2013. № 2 (4). С. 11-23.
40. Комплексные методы обработки ионограмм вертикально-наклонного зондирования для определения параметров ионосферных каналов связи / В. А. Иванов, Д. В. Иванов, Н. В. Рябова и др. // Успехи современной радиоэлектроники. 2014. № 8. С. 11-21.
41. ЛЧМ-ионозонд и его применение в ионосферных исследованиях (обзор) / В.А. Иванов, В.И. Куркин, В.Е. Носов и др. // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 2003. Т. 46, No. 11. Pp. 919–952.
42. Искажение сложных декаметровых радиосигналов в дисперсных ионосферных радиоканалах при квазизенитном распространении / В. А. Иванов, Д. В. Иванов, М. И. Рябова и др. // Вестник Марийского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2010. № 1. (8). С. 43-53.
43. Система частотного обеспечения каналов ВЧ-связи на базе нового цифрового ионозонда на платформе USRP / Д. В. Иванов, В. А. Иванов, Н. В. Рябова и др. // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. 2014. Т. 5, № 4. С. 133-136.
4. Вакман Д.Е. Сложные сигналы и принцип неопределенности в радиолокации. М.: Советское радио, 1965. 304 с.
45. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. М.: Советское радио, 1970. 376 с.
46. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. М.: Советское радио, 1970. 560 с.
47. Иванов В. А., Иванов Д. В., Рябова Н. В. Зондирование ионосферы и декаметровых каналов связи сложными радиосигналами // Вестник Марийского государственного технического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2010. № 1 (8). С. 3-37
48. Иванов В. А., Рябова Н. В., Шумаев В. В. Основы радиотехнических систем ДКМ-диапазона: монография. Йошкар-Ола: МарГТУ, 1998. 204 с.
49. Оценка доступности частотных каналов для различных модемов КВ-связи на основе пассивного зондирования многомерного ионосферного радиоканала / Д. В. Иванов, В. А. Иванов, Н. В. Рябова, Р. Р. Бельгибаев // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2017. № 2 (34). С. 39-53.
50. ЛЧМ-ионозонд нового поколения на платформе USRP / Д. В. Иванов, В. А. Иванов, Н. В. Рябова и др.// XX Международная научно-техническая конференция: Радиолокация, Навигация, Связь. Воронеж: НПФ «САКВОЕЕ», 2014. Pp. 403-414. | 50. Ivanov D. V., Ivanov V. A., Ryabova N.V. et al. LChM ionozond novogo pokoleniya na platforme USRP [LFM Ionosonde of a New Generation on the USRP Platform]. XX Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya konferentsiya: Radiolokatsiya, Navigatsiya, Svyaz' [XX International Scientific and Technical Conference: Radiolocation, Navigation and Communication]. Voronezh: Research and Manufacturing Company «SAKVOEE», 2014. Pp. 403-414. (In Russ.).