Описание проекта
Актуальной является задача создания средств для нивелирования эффекта частотной дисперсии, позволяющих дополнительно расширить полосу связных сигналов.
Цель проекта – развития метода и комплекса средств для адаптивной компенсации дисперсионных искажений в трансионосферных широкополосных радиоканалах для повышения пропускной способности и помехоустойчивости систем спутниковой связи.
Задачи проекта:
- создание общего подхода к адаптивной компенсации дисперсионных искажений в трансионосферном радиоканале связи, включая методику и алгоритм обучения корректирующей схемы эквалайзера;
- получение аналитических выражений для реализации математической модели адаптивной коррекции частотной дисперсии фазы и времени жизни трансионосферного радиоканала;
- проведение натурных экспериментов.
Ожидаемые научно-технические результаты. Комплексный метод адаптивной компенсации частотной дисперсии системных характеристик трансионосферных радиоканалов позволит минимизировать дисперсионные искажения широкополосных сигналов связи в случае наличия стохастической погрешности при измерениях полного электронного содержания (ПЭС). В качестве компенсирующего устройства для минимизации искажений различного характера (амплитудных, частотных или фазовых) излучаемого сигнала, при его прохождении через среду распространения, в приёмном устройстве используются метод эквалайзирования. В целом комплекс адаптивного компенсирования частотной дисперсии в достаточно широкой полосе частот осуществляет реализацию следующих режимов: анализирующего, обучающего и корректирующего. В режим анализа осуществляется диагностика системных характеристик трансионосферного канала, позволяющего в результате обработки экспериментальных данных сигналов сети референцных станций ГНСС оценивать текущие параметры частотной и импульсной характеристик. В режиме обучения реализуется актуализация коэффициентов инверсного фильтра Режим эквалайзирования – реализует адаптивную компенсацию дисперсионных искажений с учетом временной и пространственной изменчивости модели. Адаптивная компенсация дисперсионных искажений волновых пакетов по результатам диагностики позволяет использовать каналы с максимально возможными полосами (большими их полосы когерентности при решении первой задачи), что обеспечивает максимальную пропускную способность трансионосферного канала спутниковой связи и низкие энергетические потери связного широкополосного сигнала.
Методы решения задач. Для исследования оценки дисперсионных искажений в трансионосферных радиоканалах связи будут использоваться общие положения теории частотной дисперсии на основе исследования дисперсионной и частотной характеристик в частотной области, а также импульсной во временной области. При этом для изучения путевых искажений волновых пакетов необходим спектральный метод и принцип эквивалентности. В связи с особенностями трансионосферного распространения, необходимо применять, математический подход для разложения функции показателя преломления n(z) в бесконечную сумму степенных функций. Это позволит определить набег фазы в среде распространения и изучить эффект её искажения.
Проблема устранения влияния фазовой частотной дисперсии будет решаться на основе метода адаптивного эквалайзирования. Принцип эквалайзирования основывается на квадратурной обработке множества числа последовательных подканалов для достаточно широкой полосы частот. При этом для каждого подканала необходим расчёт поправочных коэффициентов. Так параметры канала значительно варьируются с течением времени, необходимо использовать метод обучения эквалайзера через определенные интервалы времени (время жизни канала). Данный метод предлагается развить на основе приёма зондирующего сигнала ГЛОНАСС, по навигационным данным которого можно восстановить полное электронное содержание ионосферы. При этом известные методы по фазовым и кодовым измерениям полного электронного содержания предлагается модернизировать с учётом стохастических ошибок. Кроме того, в рамках работы будут использованы методы численного моделирования с использованием лицензионных пакетов прикладных программ Mathcad и LabVIEW.
