Оценка вероятностных характеристик обнаружения синхронизирующих сигналов при распространении по спутниковым ионосферным линиям связи

Линии передачи спутниковых систем связи характеризуются рядом отличительных свойств по отношению к базовой модели передачи с аддитивным белым гауссовским шумом. Эти линии вносят фазо-частотные и амплитудно-частотные искажения сигналов при их распространении за счет действия ионосферы как дисперсионной среды. Эти искажения приводят к энергетическим потерям при корреляционной обработке сигналов, составляющей основу алгоритмов обнаружения сигналов в системах синхронизации и демодуляции сигналов в составе приемных устройств. Рассматриваемые искажения приводят также к наличию межсимвольных и межканальных помех, которые являются одними из основных факторов снижения надежности передачи информации с использованием сигналов с расширенным частотным спектром.
Это определяет актуальность создания и развития соответствующих моделей искажающего действия ионосферных линий передачи и разработки методик численной оценки данных искажений.
В докладе рассмотрены методики описания и анализа данных искажений применительно к модели стационарной сферически-симметричной неоднородной ионосферы. Предлагаемая количественная мера искажений основана на сравнительном анализе вероятностей обнаружения синхронизирующих сигналов при их распространении по ионосферной линии передачи по отношению к вероятностным характеристикам обнаружения при распространении в свободном пространстве.
Анализируемые вероятностные характеристики получены в результате компьютерного моделирования алгоритма когерентного обнаружения синхронизирующих сигналов, реализующего правило Неймана-Пирсона с фиксированным уровнем ложных тревог.
При моделировании использовались синхронизирующие сигналы с двоичной фазовой манипуляцией, соответствующей манипулирующим последовательностям Баркера и m-последовательностям. Основные параметры модели линии передачи: центральная частота 400 МГц, зенитный угол прямой видимости от 0 до 80 градусов, модели ночной и дневной ионосферы, высота ионосферной линии передачи 400 км, длительность элементов манипулирующих последовательностей 25 - 100 нс. Результаты моделирования показали наличие энергетических потерь за счет влияния ионосферы по отношению к распространению в свободном пространстве до 3.8 дБ для манипулирующих последовательностей длиной 7 элементов и до 6.4 дБ для манипулирующих последовательностей длиной 13. Работа выполнена при поддержке РФФИ (16-07-00746).
Литература
1. Гуляев Ю.В., Стрелков Г.М. Распространение сверхширокополосного радиоимпульса в холодной плазме. // Доклады Академии наук. 2006. Т.408. №6. Стр.754-757.
2. Кутуза Б.Г, Мошков А. В., Пожидаев В. Н. Комбинированный метод, который устраняет влияние ионосферы при обработке сигналов бортовых радиолокаторов Р-диапазона с синтезированной апертурой. //Радиотехника и электроника. 2015. Т.60. №9. Стр.889-895.
3. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. М.: Наука. 1967. 684 с.
4. Назаров Л.Е., Батанов В.В. Анализ искажений радиоимпульсов при распространении по ионосферным линиям передачи спутниковых систем связи. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2016. Т.21. №5. Стр. 37-45. РФФИ
5. Назаров Л.Е., Батанов В.В. Зудилин А.С. Искажения радиоимпульсов при распространении по ионосферным линиям спутниковых систем связи.// Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2016. №2. URL: http://jre.cplire.ru/jre/feb16/1/text.pdf.