Диссертация (1137180), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Повышением эффективности будет являться улучшениерезультатов при сохранении энергетических характеристик. Одним изспособов повышения эффективности воздействия может быть способформированияопределеннойпоследовательности импульсов,52 перекрывающей по временным моментам наибольшее количествопередаваемых символов, а также некоторое количество импульсов впериод следования символа. При этом принимая во вниманиеособенность СК ЭМИ равномерности спектра, можем сделатьзаключение о возможности одновременного влияния импульса наблизкорасположенные модулированные частоты, например как приOFDM модуляции.Критериемэффективностивоздействиябудемсчитатьколичество потерянных пакетов приемным устройством ШРД привоздействии СКИ ЭМИ по сравнению с количеством потерянныхпакетов за тот же промежуток времени и при тех же условиях но приотсутствии воздействия.Численнуюоценкуэффективностиможновыразитьвпроцентном отношении, как разница процента потерянных пакетовсредстварадиосвязипривоздействииизмененнойпоследовательностью импульсов и процента потерянных пакетов привоздействии простой последовательностью (базовой) с заданнойчастотой.

Методика измерений должна предполагать неизменныеположения излучателей относительно исследуемого устройства инапряженность поля образуемого импульсом. При этом оценкуэффективности можно проводить как взависимости от частотыследования импульсов, так и в зависимости от пакетированияимпульсов. При оценке эффективности при формировании пакетов,расчет следует проводить относительно базовой частоты следованияимпульсов, с которой формируются пакеты.

В общем виде формулаоценки повышения эффективности принимает следующий видEотн = Nизм - Nбаз, (2.4) 53 где Nбаз процент потерянных пакетов при воздействии базовойпоследовательности,Nизмпроцентпотерянныхпакетовпривоздействии измененной последовательностью импульсов.Eотн может принимать значения от 0 до 100.С целью определения максимальной эффективности следуетнаходить такие граничные условия (напряженность воздействующегополя в точке и пр.) при которых наблюдается минимальный либонулевой процент потерянных пакетов при воздействии базовойпоследовательностью [54].2.4 Анализ помехоустойчивости распространенных видовмодуляции к воздействию СКИ ЭМИШироко применяемые в современных радиорелейных линиях(РРЛ) связи цифровые методы модуляции QAM-16, 32,64,128 имеютслабую защищенность от интерференционной помехи.

QAM-16 приотношении сигнал/интерференционная помеха 10dB полностью теряетработоспособность.значительногоБолеедобавочногозащищенаQPSK,увеличенияноонатребуемоготребуетотношениясигнал/шум (5-6 dB) для обеспечения той же вероятности, что и безвлияния интерференционной помехи. Совсем другое дело происходитприиспользованиишумоподобногоширокополосногосигнала(ШШС). Антиинтерференционный порог систем связи с ШШСпримерно равен безе сигналов (выигрышу при обработке), чтозначительно превышает антиинтерференционный порог приведенныхвыше сигналов (на 20 dB и более).При широкополосной помехетребуется значительное превышение ее мощности над мощностьюсигнала, чтобы она могла подавлять сигнал.

ШШС обеспечиваютработоспособность при превышении мощности помехи в базу размощности сигнала. ШШС на базе развертывания спектра с помощьюпрямой последовательности (DSSS) как правило используются с 54 немодулированным пилот-сигналом. Это позволяет системам с ШШСработать в условиях большой нестабильности частоты, например, иззаэффектаДопплера.Поуказаннымпричинамсвязьсиспользованием ШШС является хорошо известной технологией,применяющейся в военных системах десятилетиями.

В периодконверсии она начала применяться в коммерческих системах. Этомуспособствовало также обнаруженное вновь известное свойство ШШСэффективно использовать спектр частот в условиях его сильнойзагруженности, при анархии и неуправляемости работой абонентов, атакже в условиях замираний сигнала из-за многолучевости.Приширокополоснойпомехетребуетсязначительноепревышение ее мощности над мощностью ШШС сигнала, чтобы онамоглаподавлятьсигнал.Широкополосныесистемысвязиобеспечивают работоспособность при превышении мощности помехив В раз мощности сигнала, где B - база полезного сигнала равнаяпроизведению ширины спектра на длительность образующего егосигнала [3].2.5 Определение критериальных параметров СКИ ЭМИ,влияющих на эффективность воздействияПринимая во внимание особенности видов модуляции,зависимость помехоустойчивости от размера базы полезного сигнала,можноконстатировать,чтодляповышенияэффективностивоздействия СКИ ЭМИ, необходимо чтобы база СКИ ЭМИ быласоизмерима или больше базы полезного сигнала.

Увеличение базы вданном случае возможно за счет формирования последовательностинесколькихСКИ ЭМИ с общей длительностью соизмеримой сдлительностью полезного сигнала. С другой стороны получается чтомы выполняем условия, описанныев п.п. 2.3 о перекрытиивременных моментов следования импульсов СКИ ЭМИ и временных 55 моментов следования символов на несущей (поднесущей) частоте, приэтом импульсы в пакете будут перекрывать период следования одногосимвола на модулированной частоте.Формасверхкороткихимпульсов описываетсямоноциклом Гаусса, то есть первой производной от известнойкривой распределения Гаусса: t2 exp  2 A(t )  A0  2eгде(2.5)τ— длительность импульса, A0— его амплитуда. Ширина ΔFспектра мощности импульса обратно пропорциональна длительностиимпульса τ.

Форма спектра мощности Рис. 2.6. такого импульсаописывается соотношением: f 2 2 S ( f )  A0 2e f exp 22(2.6)Рис. 2.6. Спектр сверхкороткого импульса.База сверхкороткого импульса B=τ ΔF ≈ 1. При использованииимпульсов длительностью τ от 2,0 нс до 0,1 нс ширина полосы спектрамощности составляет соответственно от 500 МГц до 10 ГГц. Спектрсигнала занимает полосу частот от 0 до ΔF ≈ 1/τ.Свойством как одиночных сверхкоротких импульсов, так ипачек таких импульсов является то, что спектр этих сигналов 56 начинается практически от нулевой частоты.

Эта затрудняетвыполнение условий спектральной маски для нелицензируемогоиспользования СШП сигналов [82].В литературе [20] так же можно встретить следующиехарактеристики импульса, влияющие на степень воздействия соотношениеммеждухарактеристикамиполупериодов E1 /E2, T1 /T2, гдедлительностипервогоипервогоивторогоЕ1,Е2, Т1,Т2 амплитуды ивторогополупериодовимпульсасоответственно. Учитывая, что это уже амплитудные характеристикиимпульса, а в данной работе мы оперируем только временнымихарактеристиками, они рассматриваться не будут.Исходя из выше изложенного можем выделить следующиекритериальные параметры влияющие на эффективность воздействияСКИ ЭМИ на средства ШРД [47]:1) период следования импульсов (пакетов импульсов), Т ;2) количество импульсов в пакете, N;3) интервал между импульсами в пакете, Δt;4) длительность сверхкороткого импульса τ.На рис. 2.7 изображена последовательность пакетов, состоящих из Nсверхкоротких электромагнитных импульсов с периодом следованияпакетов T длительностью сверхкороткого электромагнитногоимпульса τ, с задержкой между импульсами в пакете Δt. 57 Рис.2.8 Схема влияния последовательности влияния сверхкороткихэлектромагнитных импульсов на прием и демодуляцию поднесущейчастоты.Схема влияния (рис.

2.8) последовательности сверхкороткихэлектромагнитныхрадиосвязиимпульсовпоясняет,начтосигналыширокополоснойдлительностьсверхкороткогоэлектромагнитного импульса τ влияет на ширину спектра помехи, чтоприводит к перекрытию несущих (поднесущих) частот полезногосигнала,частотаследованияпакетовсверхкороткихэлектромагнитных импульсов 1/T имитирует символьную скоростьпередачи информации полезного сигнала fсимв, а временные интервалыΔt между импульсами в пакете влияют на состояние модулированногосигнала, точнее на состояние несушей частоты в момент прохождениясимвола (фаза, амплитуда… ), важным параметром для последующегоанализа здесь будет число периодов несущей частоты на символ nT.2.6 Разработка метода оценки степени влияния СКИ ЭМИна средства ШРДСтепень влияния СКИ ЭМИ на средства ШРД может бытьоценена только при учете совокупности ряда параметров сигналовСКИ ЭМИ и полезного сигнала.

Традиционные методы оценки 58 степени влияния учитывающие соотношение мощностных параметровне будут отражать полной картины, т.к. нет учета временных испектральных параметров.2.6.1 Оценка энергетических характеристик СКИ ЭМИ поляна расстоянии от станцииОсновным физическим параметром, определяющим эффективноевоздействие ЭМП на наземные СШП линии радиосвязи, являетсяэнергия поля. Основной энергетической характеристикой поляявляется плотность потока мощности,ПPG, (2.6)4r 2где P - мощность подводимая к антенне, G - -коэффициент усиленияпередающей аненны.Сдругойстороныплотностьмощностихарактеризуетсявектором Умова-Пойнтинга:П = [Е х Н] = Е (Е / 120 π) = Е2 / 120 π,(2.7)где Е и Н – напряжённости электрической и магнитной составляющихполя соответственно, 120 π = 377 Ом – волновое сопротивлениесвободного пространства.Расчёт энергии импульсного поля в виде последовательностиСКИ ЭМИ основан на учете длительности импульса и частотыповторения СКИ ЭМИ [55]:Pски = П τ fски,(2.8)где fски – частота повторения (следования) СКИ.при формировании поля пакетами импульсов с количеством N впакете, с частотой следования пакетов fслед, формула примет видPски = П τ N fски (2.9)59 Величина Рскихарактеризует энергию импульсного поля вединицу времени.Учитывая,чтохарактернашейпомехиотноситсякзаградительной, для оценки степени влияния следует оперироватьвеличинойспектральнойплотностиэнергииприсравнениипараметров помех.Формула расчета спектральной плотности энергии принимает видPски = П τ N fски/ Δf,(2.10)где Δf ширина спектра образуемого импульсома с учетом (2.7) формула принимает вид:E 2Nf скиPски f 120(2.11)Данная формула учитывает спектральные, амплитудные, ивременные характеристики последовательности СКИ ЭМИ, чтопозволяет проводить более сообразную оценку степени влияния насредство ШРД сравнивая данный параметр с этим же параметромсредства ШРД.Длярасчетаформулы(2.11)требуетсяопределениенапряженности поля СКИ ЭМИ.Приравнивая значения П:E2PG, (2.12)120 4r 2получаем напряженность электрического поля на расстоянии rот источника излучения:E30 PG,rВ технике СКИ ЭМИ вводят энергопотенциал комплексавоздействия сверхкороткоимпульсным электромагнитным излучением(КВ СКИ ЭМИ) 60 FOM= 30PG , так чтоEFOM E 0(2.13)rrE0=FOM (Field On Metre), где FOM можно определить какнапряженность электрического поля на расстоянии r = 1м отисточника излучения, т.е.

как напряженность электрического поля вместе расположения источника излучения E0.ТакимобразомзнаяFOMстанцииможемвычислитьспектральную плотность энергии СКИ ЭМИ на расстоянии r:Pски FOM 2Nf скиr 2 f 120(2.14)спектральная плотность мощности СКИ ЭМИ при этом будетравнаП скиFOM 2 2r f 120(2.15)2.6.2 Оценка степени влияния по сопоставлению энергетическиххарактеристих поля СКИ ЭМИ и полезного сигналаОсобенностью заградительных помех является то, что принеизменной мощности ПП их спектральная плотность мощности Gп(Вт/МГц) уменьшается по мере расширения спектра излучения.Учитывая, что ширина спектра СКИ ЭМИ значительнопревышает ширину спектра средств ШРД, традиционные расчеты пооценке количественных характеристик по подавлению такие каккоэффициент подавления по мощности и коэффициент подавления понапряжению малоинформативны, так как не учитывают долимощности рассеянной в неиспользуемую полезным сигналом частьспектра. 61 Принимая во внимание равномерность спектра СКИ ЭМИ, дляболееточнойоценкимыможемоперироватьсоотношениемспектральной плотности энергии мешающего и полезного сигнала.Следовательно задача сводится к оценке спектральной плотностиэнергии средства ШРД вблизи приемного устройства, на которое всвою очередь происходит воздействие СКИ ЭМИ и сопоставлениемэтих величин для полезного и воздействующего сигнала.Оценка спектральной плотности мощности полезного сигналаможет проводится с учетом (2.6):П ист PG,24rист f ист(2.16)Оценка спектральной плотности энергии полезного сигналавычисляется аналогично:Pист PG,24rист f ист(2.17)При превышении этой величины сиглалом СКИ ЭМИоснованияполагатьовозможномухудшенииестьхарактеристихприемного устройства ШРД.Здесь так же следует отметить встречаемую в литературе оценкупо возможности блокирования ШШС сигналов.

Характеристики

Список файлов диссертации