Устойчивость слежения за задержкой фазоманипулированных сигналов с расширением спектра в системах синхронизации радиотехнических систем
Ключевые слова:
фазоманипулированные сигналы с расширением спектра, синхронизация, схема слежения за задержкой, вероятность срыва слеженияАннотация
Рассмотриваются вопросы обеспечения устойчивости слежения за задержкой в системах синхронизации радиотехнических систем при приеме фазоманипулированных сигналов с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей. При работе с подвижными объектами задержка принимаемого сигнала непрерывно меняется, возникают ошибки синхронизации, и качество приема сигналов в значительной степени зависит от устойчивости работы схемы слежения за задержкой, характеризуемой вероятностью срыва слежения. Слежение за задержкой, как правило, рассматривается в качестве основной задачи синхронизации радиотехнических систем с фазоманипулированными сигналами с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей.
Исследовано влияние ошибок синхронизации при слежении за задержкой принимаемого фазоманипулированного сигнала с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей на вероятность срыва слежения. Расчетным методом получены семейства зависимостей вероятности срыва слежения от величин случайной и систематической составляющих ошибки слежения за задержкой, нормированных к полосе захвата временного дискриминатора, при различных сочетаниях этих параметров. Определены области слабого и сильного влияния величины ошибок слежения за задержкой принимаемого сигнала на вероятность срыва слежения. Проанализирован характер влияния случайной и систематической составляющих ошибки слежения за задержкой на вероятность срыва слежения. Установлено, что в общем случае имеет место неоднозначность среднего квадрата нормированной ошибки слежения за задержкой как критерия оптимизации при выборе параметров системы синхронизации.
Расчеты, проведенные для широкого диапазона изменения нормированных ошибок слежения за задержкой, показывают, что для обеспечения заданного качества приема сигналов в радиотехнической системе с фазоманипулированными сигналами с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей необходим совместный выбор параметров системы синхронизации, определяющих величину случайной и систематической составляющих ошибки слежения за задержкой. Полученные результаты могут быть использованы при анализе характеристик систем синхронизации информационных и измерительных радиотехнических систем и при обосновании технических решений, обеспечивающих требуемое качество приема фазоманипулированных сигналов с расширением спектра на основе псевдослучайных последовательностей.
Литература
2. Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев Е.Е., Шестопалов В.И. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра прямой модуляцией псевдослучайной последовательностью // М.: РадиоСофт. 2011. 548 с.
3. Alatabani L.E., Abdalla A.G.E. FHSS, DSSS and hybrid DS/FH performance evaluation for VSAT // International Journal of Scientific & Technology Research. 2015. vol. 4. no. 9. pp. 58–62.
4. Prakash D., Amaralingeswara R. Mobile communication system using VHDL // EPRA International Journal of Multidisciplinary Research. 2018. vol. 4. no. 11. pp. 90–94.
5. Галантерник Ю.М., Гориш А.В., Калинин А.Ф. Командно-измерительные системы и наземные комплексы управления космическими аппаратами // М.: МГУЛ. 2003. 200 с.
6. Бакитько Р.В. и др. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования // М.: Радиотехника. 2010. 800 с.
7. Mon K.M., Tun P.T., Shukla A.P. Study and analysis on binary offset carrier (BOC) modulation in satellite navigation systems // IOSR Journal of Electronics and Communication Engineering. 2016. vol. 11. no. 5. pp. 115–123.
8. Pashintsev V.P. et al. Formation Algorithms and Properties of Binary Quasi-Orthogonal Code Sequence of Modern Satellite Systems // International Journal of Engineering & Technology. 2018. vol. 7. no. 4.38. pp. 1205–1209.
9. TC Synchronization and Channel Coding. Recommended Standard CCSDS 230.1-G-2. Green Book. Issue 2. Washington. DC: CCSDS. 2012.
10. Pseudo-Noise Ranging Systems. Informational Report CCSDS 414.0-G-2. Green Book. Issue 2. Washington. DC: CCSDS. 2014.
11. Мишуров А.В. Панько С.П. Использование международных стандартов при проектировании новых командно-измерительных систем космических аппаратов // Исследования наукограда. 2017. № 1. С. 11–15.
12. Михайлов Н.В., Чистяков В.В. Приемники спутниковой навигации космического базирования: архитектура и первичная обработка сигналов // Научная книга. 2014. 124 с.
13. Тузов Г.И. Статистическая теория приема сложных сигналов // Сов. Радио. 1977. 400 с.
14. Журавлев В.И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах // М: Радио и связь. 1986. 240 с.
15. Khaing W.K. et al. Implementation of code and carrier tracking loops for software GPS receivers // International Journal of Scientific & Technology Research. 2015. vol. 4. no. 6. pp. 353–359.
16. Sudani S., Upadhyay D., Patidar P. Implementation of acquisition and tracking algorithms of spread spectrum signals in high dynamic scenario // International Journal of Current Advanced Research. 2016. vol 5. no. 3. pp. 643–648.
17. Шахтарин Б.И., Сидоркина Ю.А., Кульков И.А. Моделирование гибридной системы фазовой и тактовой синхронизации ФМ-сигналов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Приборостроение». 2014. № 4. С. 123–134.
18. Salido-Monzu D. et al. Delay tracking of spread-spectrum signals for indoor optical ranging // Sensors. 2014. vol. 14. pp. 23176–23204.
19. Коровин А.В., Миронов В.А., Новиков А.А., Червань Д.А. Синтез дискриминатора схемы совместного слежения за задержкой перспективных навигационных сигналов ГЛОНАСС // Антенны. 2017. № 7. С. 40–68.
20. Gang F., Ting Y., Guoxiang G. Research on tracking of spread spectrum PN code signal // Proceedings of the 5th International Conference on Machinery, Materials and Computing Technology (ICMMCT 2017). Beijing: Atlantis Press. 2017. pp. 506–509.
21. Abboud I.K., Kunbar L.A. Hassan A.S. Synchronization in DSSS system // International Review of Applied Sciences and Engineering. 2020. vol. 11. no. 2. pp. 88–94.
22. Мальцев Г.Н., Евтеев А.В. Исследование помехоустойчивости радиотехнических систем передачи информации с шумоподобными фазоманипулированными сигналами при наличии ошибок синхронизации по задержке // Информационно-управляющие системы. 2019. № 3. С. 105–113.
23. Ботов В.А., Казаков Л.Н., Селянская Е.А., Соловьев Д.М. Экспериментальные исследования предельно достижимых параметров скрытного радиоканала управления подвижными объектами в условиях многолучевого распространения // Вестник СибГУТИ. 2016. № 3. С. 57–65.
24. Li A. et al Code synchronization algorithm based on segment correlation in spread spectrum communication // Algorithms. 2015. vol. 4. no. 4. pp. 870–894.
25. Mintas Parveen C.M. Code selection with application to spread spectrum systems based on correlation properties // International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering. 2015. vol. 4. no. 6. pp. 348–351.
26. Zhang Z., Lei J. A detecting algorithm of DSSS signal based on auto-correlation estimation // IEEE 2nd Advanced Information Technology, Electronic and Automation Control Conference. Chongqing. 2017. pp. 137–141.
27. Шахтарин Б.И. Анализ систем синхронизации при наличии помех // М.: Горячая линия–Телеком. 2016. 360 с.
28. Млечин В.В. Теория радиоэлектронного преодоления. Анализ воздействия помех на радиотехнические системы и устройства // М.: Радиотехника. 2009. 976 с.
29. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем // М.: Радио и связь. 1991. 608 с.
30. Шахтарин Б.И., Асланов Т.Г. Статистическая динамика фазовой автоподстройки второго порядка при воздействии комбинированных помех // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2012. № 5. С. 1–10.
31. Ganesavadivu S., Veancy B.J., Yogesh P. Synchronization eerror suppression and precoder designin OFDM channel // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2015. vol. 10. no. 7. pp. 3251–3255.
32. Sheen W.-H., Chang M.-J., Wu C.-S. Performance analysis of noncoherent digital delay locked loops for direct sequence spread spectrum systems with Doppler shift and quantized adaptation // IEEE Transactions on wireless Communications. 2004. vol. 3. no. 6. pp. 2108–2118.
33. Жодзишский М.И., Курынин Р.В. Исследование свойств систем раздельной и совместной фазовой синхронизации и оценки позиции и скорости движения приемников ГНСС // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017. № 1. С. 45–50.
34. Перов А.И. Алгоритмы контроля режима слежения за задержкой в аппаратуре спутниковой навигации // Радионавигационные технологии // М.: Радиотехника. 2019. Вып. 8. С. 25–30.
35. Бурков В.Д., Гинкул Д.И. Процесс синхронизации синхронной радиолинии командно-измерительной системы // Лесной вестник. 2015. № 1. С. 89–96.
36. Кириллов С.Н., Бузыканов С.Н. Методы многокритериального синтеза алгоритмов цифровой обработки сигналов // Цифровая обработка сигналов. 2012. № 1. С. 3–7.
37. Sun X., Qin H., Niu J. Comparison and analysis of GNSS signal tracking performance based on Kalman filter and traditional loop // WSEAS Transactions on Signal Processing. 2013. vol. 9. pp. 99–108.
38. Shaoshuai W., Zebo Z., Gang F. Tracking technology on phase of PN code in spread spectrum communication // Advances in Engineering Research. Vol. 67. Proceedings of the 3th Conference on Materials Engineering, Manufacturing Technology and Control (ICMEMTC-2016). 2016. pp. 546–549.
39. Баулин П.З., Кобелев М А., Куприянов А.И. К оценке помехозащищенности радиосистем с широкополосными сигналами // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2015. № 1. С. 42–46.
40. Deshmukha S., Bhosleb U. Performance evaluation of spread spectrum system using different modulation schemes // Procedia Computer Science Vol. 85. International Conference on Computational Modelling and Security (CMS-2016). 2016. pp. 176–182.
41. Лукьянчиков В.Д., Ливенцев В.В., Сергиенко А.И. Помехоустойчивость когерентного приема фазоманипулированных широкополосных сигналов с поляризационным кодированием при неидеальной временной и фазовой синхронизации // Известия вузов России. Радиоэлектроника. 2013. № 3. С. 3–10.
42. Белов С.П., Жиляков Е.Г., Белов А.С., Рачинский С.А. Об одном способе цикловой синхронизации широкополосных сигналов / Научные ведомости. Серия «Экономика. Информатика» // БелГУ. 2015. С. 187–190.
43. Pinto L. R., Almeida L. A robust approach to TDMA synchronization in aerial networks // Sensors. 2018. vol. 18. no. 12. pp. 1–18.
44. Abdulhamid M., Omar H. Code tracking of DSSS signal over AWGN channel // Scientific Bulletin of the Electrical Engineering Faculty. 2019. vol. 18. no. 1. pp. 13–17.
Опубликован
Как цитировать
Раздел
Copyright (c) Георгий Николаевич Мальцев, Андрей Владимирович Евтеев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).