CC BY
350
УДК 621.396.24
МОБИЛЬНАЯ СИСТЕМА ТРАНКИНГОВОЙ СВЯЗИ*
В статье предлагается вариант реализации системы подвижной транкинговой связи специального и общего назначения. Система отличается быстрой развертываемостью и большой дальностью связи за счет использования СВ (КВ) каналов связи.
Ключевые слова: загоризонтная радиосвязь, земная волна, средние волны, антенна зенитного назначения, малогабаритная вибраторная антенна.
* Статья подготовлена в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009 — 2013 гг.
В. Л. ХАЗАН Д. В. ФЕДОСОВ Д. А. КОРНЕЕВ В. Н. ХОРВАТ
Омский государственный технический университет
Внутренняя связь в боевых подразделениях между отдельными единицами боевой техники, а также отдельными бойцами и их командирами в пределах зоны с ограниченным радиусом может осуществляться посредством транкинговых УКВ систем связи (рис. 1).
Для обеспечения достаточно большого радиуса действия УКВ транкинговой сети связи необходимо, чтобы базовая радиостанция имела высоко поднятую антенну. Развертывание такого рода антенны требует значительных затрат времени и наличия специально обученного персонала. Необходимость высоко поднятой антенны лишает базовую радиостанцию такого важного свойства, как мобильность, т. е. базовая радиостанция не имеет возможности обеспечивать работу сети связи во время собственного движения. Кроме всего прочего, высоко поднятая антенна демаскирует местоположение базовой радиостанции и в случае ее уничтожения нарушается управление бойцами и боевой техникой. Необходимо также отметить тот факт, что УКВ транкинговые системы связи не эффективны в условиях гористой местности по причине того, что УКВ системы связи требуют прямой видимости между антеннами корреспондентов и антенной базовой радиостанции.
Мобильность УКВ базовой радиостанции с высоко поднятой антенной может быть достигнута лишь дорогостоящим образом — размещением базовой радиостанции на летательном аппарате, например, на вертолете (рис. 2) либо на другом пилотируемом или беспилотном летающем объекте. Однако этот вариант транкинговой системы связи обладает низкой живучестью, т.к. летательные аппараты относительно легко физически уничтожаемы.
В случае, когда требуется обеспечить связь в зоне, которая должна менять свое положение в пространстве в связи с перемещением всего подразделения войск (его наступлением или отступлением), то УКВ системы связи с мобильными базовыми радиостанциями, у которых антенны не расположены на летательных объектах, способны обслуживать зоны с малым радиусом, не превышающим 10 км.
В то же время известно, что радиус зоны, которая должна обслуживаться военными транкинговыми системами связи должен быть порядка 50 — 100 км. Этот параметр обусловливает минимальную высоту, на которую должна быть поднята антенна УКВ базовой радиостанции. Высота поднятия антенны может быть оценена с помощью эмпирической формулы:
Рис. 1. Зоновая УКВ транкинговая система связи, обслуживающая отдельное боевое подразделение
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010 РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
291
РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010
Рис. 2. Зоновая УКВ транкинговая система связи с базовой радиостанцией на вертолете
Рис. 3. Зависимость дальности связи на УКВ радиоволнах от высоты поднятия антенны базовой радиостанции
Я » 4^к[м\ [км] (1)
Для покрытия зоны с радиусом 50 км (рис. 3) необходимо поднять УКВ антенну на высоту 150 м. Если же требуется обеспечить радиус действия системы связи до 100 км, то высота подъема антенны должна быть 225 м. В полевых условиях без применения летательных аппаратов оба случая не могут быть практически реализованы.
Однако известно [1, 2], что короткие радиоволны (КВ) в нижней части диапазона (ниже 10 МГц) и радиоволны средневолнового (СВ) диапазона частот способны распространяться земной волной на сотни километров за счет явлений дифракции и рефракции.
Необходимо заметить, что роль коротковолновой радиосвязи в системах управления войсками и оружием в последнее время не только не снижается с развитием различного рода систем связи (спутниковых, сотовых и др.), но и с годами становится все более значимой [3, 4].
Очевидно, что, используя СВ (КВ) транкинговую систему связи, возможно успешно решить задачу обслуживания зон с требуемым радиусом 50—100 км.
Кроме земной радиоволны возможно также воспользоваться и радиоволнами, отраженными от ионосферы. Для этого на СВ(КВ) базовой транкинговой радиостанции необходимо иметь антенну зенитного излучения. К подобным антеннам можно отнести
антенны ML-91 и ML-9G фирмы Q-MAC, ST-94GB (рис. 4) фирмы Stealth Telecom и др. Проведенные специалистами указанных фирм экспериментальные исследования показали, что резонансная рамочная антенна зенитного излучения значительно более эффективна, чем любая мобильная штыревая антенна, причем выигрыш колеблется в переделах от + 1G dB до + 14 dB, обеспечивая существенно более надежный прием сигналов.
Учеными ОмГТУ также была изобретена высокоэффективная малогабаритная вибраторная антенна для СВ и нижней части КВ диапазона радиоволн [5]. Эта антенна может быть использована как в мобильных приемопередатчиках, так и в носимой связной аппаратуре.
В заявке на изобретение [б] предлагается использовать на базовой радиостанции резонансную рамочную антенну, а в периферийных приемопередатчиках — малогабаритные вибраторные антенны.
СВ(КВ) транкинговые системы связи выгодно отличаются от УКВ транкинговых систем тем, что, во-первых, перед началом их работы не требуется производить монтаж антенны, а следовательно, экономится время и не требуется специально обученный персонал. Во-вторых, относительно малогабаритная антенна может быть легко замаскирована и не станет отличительным признаком базовой радиостанции. В-третьих, СВ(КВ) транкинговые системы
Рис. 4. Высокоэффективная КВ антенна зенитного излучения , установленная на автомобиле
........... оп СВ(КВ)
* л 20 км ' ’
V /
СУКвВ)-25 км .
-..... Л'ч*-У* Л
«**•• 50 км
50 км
15 км ^ 20 км
/Кз+рУ :.ч • СВ(КВ)-„
• / .............. УК.В--
СВ(КВ)-
УКВ
СВ(КВ)
СВ(КВ)
Рис. 5. Комбинированная СВ(КВ) и УКВ транкинговая система радиосвязи
обеспечивают связь в радиусе 50— 100 км в движении не только обслуживаемых объектов, но и самой базовой станции, что делает обслуживаемое подразделение более мобильным и повышает его живучесть. СВ(КВ) транкинговые системы за счет дифракции радиоволн и их отражения от ионосферы обеспечивают также связь между корреспондентами в гористой местности.
Целесообразно использовать в СВ(КВ) транкинго-вой системе и УКВ радиостанции в качестве периферийных, работающих с базовой как непосредственно, так и через СВ(КВ) ретрансляторы (рис. 5).
В состав транкинговой системы связи могут быть включены и СВ(КВ)/СВ(КВ) репиторы (ретрансляторы), которые работают на удалении от базовой радиостанции и увеличивают радиус зоны действия для УКВ и СВ(КВ) абонентских транкинговых радиостанций. В этом случае дальность действия базовой радиостанции в отдельно взятых направлениях может быть увеличена до 150 и более км.
Внедрение в транкинговую систему СВ(КВ) диапазона радиочастот позволяет увеличить радиус зоны обслуживания мобильной базовой станции без увеличения высоты антенных мачт и сохранить этот
радиус зоны обслуживания в процессе движения самой базовой радиостанции.
Таким образом, описанный вариант реализации СВ(КВ)—УКВ транкинговой системы радиосвязи обеспечивает ее функционирование в движении как корреспондентов, так и самой базовой радиостанции. При этом по сравнению с вариантом исключительно УКВ транкинговой системы связи экономится время, которое необходимо для установки УКВ антенных мачт.
Отсутствие высоко поднятых УКВ антенн позволяет скрыть наличие базовой транкинговой станции, увеличить время жизни системы транкинговой связи и тем самым повысить живучесть системы.
СВ(КВ) транкинговые системы связи не теряют своих положительных свойств и при работе в гористой местности, где трудно обеспечить условия прямой видимости между антеннами корреспондентских радиостанций и антенной базовой радиостанции.
Библиографический список
1. Долуханов, М.П. Распространение радиоволн [Текст] / М. П. Долуханов. — М.: Связь, 1972. —336 с.
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010 РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ
РАДИОТЕХНИКА И СВЯЗЬ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010
2. Черенкова, Е.Л. Распространение радиоволн [Текст] / Е.Л. Черенкова, О.В. Чернышов.—М.: Радио и связь, 1984. — 272 с.
3. Хазан, В.Л. Проблемы построения коротковолновых сетей радиосвязи в системах управления войсками и оружием [Текст] / В.Л. Хазан, Д.В. Федосов // Вестник академии военных наук. - 2009. - № 3 (28). - С. 27-33.
4. Исаков, Е.Е. Технологические проблемы построения транспортных сетей систем военной связи [Текст] / Е.Е. Исаков. -СПб.: На страже Родины, 2004. - 328 с.
5. Заявка 2009145078 Российская Федерация. Вибраторная антенна [Текст] / Федосов Д.В., Хорват В.Н., Хазан В.Л.; заявитель ОмГТУ; заявл. 04.12.09. - 3 с. : ил.
6. Заявка 2010116307 Российская Федерация. Транкинговая система связи с мобильной базовой станцией [Текст] / Березовский В.А., Фомин В.В., Хазан В.Л., Юрьев А.Н., Федосов Д.В.; заявитель ФГУП «ОНИИП»; заявл. 23.04.10. - 7 с. : ил.
ХАЗАН Виталий Львович, доктор технических наук, доцент кафедры « Средства связи и информационная безопасность».
ФЕДОСОВ Дмитрий Витальевич, кандидат технических наук, начальник управления инновационных проектов и коммерциализации технологий. КОРНЕЕВ Дмитрий Алексеевич, кандидат технических наук, инженер научно-исследовательской части. ХОРВАТ Владислав Николаевич, инженер кафедры «Средства связи и информационная безопасность». Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.
Статья поступила в редакцию 30.08.2010 г.
© В. Л. Хазан, Д. В. Федосов, Д. А. Корнеев, В. Н. Хорват
Краткие сообщения
УДК 621-391-1 И. Д. ЗОЛОТАРЁВ
Т. О. ПОЖАРСКИЙ
Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского
МЕТОД УМЕНЬШЕНИЯ ВЛИЯНИЯ ВЗАИМНЫХ ПОМЕХ В СИСТЕМАХ СВЯЗИ С КОДОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ
Разработан метод уменьшения влияния взаимных помех в системах связи с кодовым разделением каналов. Получена рекуррентная формула устранения мешающих сигналов из принимаемой смеси сигналов. Получены результаты математического моделирования и построены графики.
Ключевые слова: коррелятор, множественный доступ с кодовым разделением, взаимные помехи.
В настоящее время системы с применением широкополосных и сверхширокополосных сигналов получили широкое распространение. Это коснулось, прежде всего, систем радиосвязи, радиолокации и навигации. Во многом этому способствует технология, осуществляющая прямое расширение спектра. Основная идея состоит в том, что для придания сообщению свойств сложного сигнала известной формы с базой В >> 1 сообщение расширяется умножением исходного сигнала на псевдослучайную последовательность (ПСП) [1—4]. На приемной стороне сигнал выделяется согласованным фильтром, максимизирующим отношение сигнал/шум на выходе [1, 4 — 6]. Среди наиболее известных и часто применяемых видов ПСП можно отметить: коды Баркера, М-пос-ледовательности, последовательности Касами, Голда и т.д. Они обладают «хорошими» автокорреляционными свойствами, однако относятся к классу квази-ортогональных сигналов, т.к. для них не выполняется соотношение (1)
*0+Т
| х,. а) х, а )а=о. (1)
*0
Это приводит к взаимным помехам между сигналами абонентов. Лишены этого недостатка полностью ортогональные сигналы, например, последовательности Уолша и комбинированные коды на их основе [1,7-8].
Однако отметим, что ортогональным кодам присущ принципиальный недостаток, который заключается в том, что функция взаимной корреляции равна нулю лишь «в точке», т.е. при отсутствии временного сдвига между кодами. Поэтому такие сигналы используются лишь в синхронных системах и преимущественно в прямых каналах связи (от базовой станции к абоненту).
В некоторых случаях синхронизации можно достичь существенным усложнением построения системы и, как правило, увеличением ее стоимости.
Важность данной работы стоит подчеркнуть тем, что взаимные помехи при использовании кодового разделения являются один из самых опасных видов помех, т.к. их влияние невозможно уменьшить увеличением мощности сигналов. Это происходит из-за того, что увеличение энергии одного из сигналов ухудшает корреляционную картину для сигналов других абонентов. Чаще всего в таких ситуациях рекомендуется
