Влияние системных помех на качество приема сигналов в авиационной спутниковой системе связи

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

2007
НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ Г А Серия Радиофизика и радиотехника
№ 112
УДК 629.7. 351
ВЛИЯНИЕ СИСТЕМНЫХ ПОМЕХ НА КАЧЕСТВО ПРИЕМА СИГНАЛОВ В АВИАЦИОННОЙ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЕ СВЯЗИ
И.Д. ПЛАТОНОВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Логвиным А. И.
Исследуется влияние системных помех на качество приема многофазных сигналов в авиационной спутниковой системе связи.
В [1] показано, что с точки зрения учета мощностных и частотных ограничений в спутниковых радиоканалах авиационной связи целесообразно использовать фазоманипулированные сигналы с четырехфазной манипуляцией, т. е. сигналы ф Мн-у.
Однако в реальных авиационных спутниковых системах связи (АССС), как в системах с многостанционным доступом, действуют внутрисистемные помехи, которые влияют на качество приема сигналов в зависимости от выбора фазности фазоманипулированного сигнала. Здесь показателем качества приема фазоманипулированных сигналов выберем вероятность ошибочного приема одного символа и оценим влияние внутрисистемных помех на этот показатель при изменении фазности сигнала.
Источником внутрисистемных помех могут быть: сигналы с ортогональной поляризацией, получаемые тем же самым спутником, помехи от излучений в боковых лепестках диаграмм направленности антенн земных станций, работающих с соседними ИСЗ, продукты нелинейных искажений или сигналы наземных радиорелейных линий, работающих в той же полосе частот, что и принимающая станция и т. д.
Наличие этих помех может вызвать ухудшение вероятности ошибки в приеме элемента символа при конкретном детектировании легкофазных фазоманипулированных сигналов. Это ухудшение можно определить в виде потерь эффективной мощности сигнала или эффективном увеличении отношения сигнал/шум на входе приемника, требуемом для получения той же вероятности ошибки при приеме символа. Эти потери существенно зависят от величины М, которая определяет фазовые сдвиги сигналов друг относительно друга, т. е., если М = 2″ = 8, то это соответствует сдвигу фазы в приращении, равному к/ 4 радиан.
В качестве примера воздействия внутрисистемных помех на АССС рассмотрим помеху в виде одиночного синусоидального колебания. При малых значениях вероятности ошибки ухудшение возрастает монотонно при увеличении числа N мигающих сигналов- при N ®? влияние мощности мигающих помех приближается к влиянию эквивалентной величины мощности гауссовского шума [2].
Сигнал многофазной фазовой манипуляции (МФМн), имеющий длительность информационного символа Т мощностью Рс, может быть представлен выражением:
Бк (X) = фРс cos (ю0х + 0), кт& lt- X& lt-(к + 1) т, (1)
где фазовая манипуляция заложена в 0, т. е. 0 = 2к-«М, п = 1,2,…- М = 21, I — количество бит на один символ.
Пусть синусоидальная помеха имеет мощность Рп и ту же частоту, что и полученный сигнал и представляется выражением:
1п (X) = у] 2Рп 008 (ю0х + 0 + ф), кт & lt- X & lt-(к + 1) т, (2)
где j — случайная фаза, равномерно распределенная в интервале (0,2p).
Полный сигнал, принимаемый в течение к -го интервала времени, будет иметь вид:
Хк = Sk (t) + 1п (t) + n (t), (3)
где n (t) — белый гауссовский шум с односторонней спектральной плотностью мощности N0. Он может быть представлен в виде [3]:
n (t) = N1 (t)cos (w0t + 0) + N2 (t)sin (w0t + 0), (4)
где синфазная и квадратурная составляющих шума N1 (t) и N 2 (t) являются гауссовскими
шумами со спектральной плотностью мощности No.
В демодуляторе приемника принятый сигнал проходит через интегратор со сбросом. Дискретные отсчеты сигнала на выходе демодулятора дают измеренную фазу, которая затем сравнивается с граничными значениями фазы для принятия решения. Без потери общности можно положить, что сдвиги фазы несущего колебания 0 равны нулю.
Синфазная и квадратура составляющие сигнала на выходе интегратора со сбросом будут иметь вид [4]:
S (t) = V^ + у/2Рп cos j + N1 (t) — (6)
S (t) = 42Pn sin j + N2 (t),
где N1 (t) и N2 (t) — гауссовские случайные величины с дисперсией а2 ≠ NJ t.
Определим отношение энергии сигнала, приходящейся на один символ, и спектральной плотности шума в виде:
Pc Pc -t E (7)
q ^"c- =-. (7)
s2 N0 N0
И отношение мощности полученного сигнала к мощности помехи в виде:
h = PJ P,.
Решение задачи о вычислении вероятности ошибки в такой постановке дано в [4]. Следуя [4], можно получить зависимость, показывающую ухудшение качества приема сигналов многофазной фазовой манипуляции, вызванную действием внутри системной помехи в канале.
Если построить соответствующую зависимость, то можно видеть что, например, при Рс/Рп = 20 дБ ухудшение М=2 составляет 0,5дБ, а при М=4 — составляет 0,8дБ, т. е. разница
достигает значения 0. 3дБ, что практически незаметно. В то же время при М=8 ухудшение со-
ставляет 1,8дБ, а при М=16 оно составляет уже 5,3дБ.
При ухудшении всего на 0,8 дБ при М=16 уровень помехи должен уменьшаться до величины 30дБ по отношении и уровню полезного сигнала. Отсюда вывод, что при наличии внутрисистемных помех, модель которых описана выше, применение фазоманипулированных сигналов с М& gt-4 целесообразно.
Это совпадает с выводом, полученным в [1], где рассматривались другие факторы, влияющие на выбор фазности многопозиционного фазоманипулированного сигнала с точки зрения выбора сигнала для АССС.
Таким образом, в результате проведенного анализа и с учетом результатов приведенных в [1], следует сделать общий вывод о наибольшей приемлемости применения в АССС многофункционального назначения четырехфазных фазоманипулированных сигналов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Платонов И. Д. О выборе классов сигналов для авиационных спутниковых систем связи / Статья в настоящем Научном Вестнике.
2. Теория и методы оценки ЭМС РЭС- Под ред. Ю. А. Феоктистова. — М.: Радио и связь, 1988.
3. Тихонов В. И. Оптимальный прием сигналов. — М: Радио и связь, 1983.
4. Спилнер Дж. Цифровая спутниковая связь. — М: Сов. Радио, 1979.
INFLUENCE OF SYSTEMS INTERFERENCES ON QUALITY SIGNALS RECEPTION IN AVIATION SATELLITE TELECOMMUNICATION SYSTEM
Platonov I.D.
Influence of system’s interferences on quality multiphase signals in aviation satellite telecommunication system.
Сведения об авторе
Платонов Иван Данилович, 1979 г. р., окончил МТУСИ (2000), кандидат технических наук, академический советник РИА, автор 10 научных работ, область научных интересов -автоматизированные телекоммуникационные сети и системы.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой