Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Математическая модель пространственно-временной обработки широкополосных сигналов в спутниковых радиосистемах широкополосного доступа и радионавигации

Авторы

¹А.Н. Дементьев, ¹А.Н. Новиков, ¹К.В. Арсеньев, ²А.Н. Куркин, ^3,4А.О. Жуков, ^5,6И.Н. Карцан

Организации

¹МИРЭА – Российский технологический университет
г. Москва, Российская Федерация
²Департамент Министерства обороны Российской Федерации
г. Москва, Российская Федерация
³Экспертно-аналитический центр
г. Москва, Российская Федерация
⁴Институт астрономии РАН
г. Москва, Российская Федерация
⁵Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва
г. Красноярск, Российская Федерация
⁶Морской гидрофизический институт РАН
г. Севастополь, Российская Федерация

Аннотация

Для эффективного приема полезного широкополосного сигнала требуется компенсировать искажения, вызванные комплексным частотно-зависимым коэффициентом приемо-передающей антенны, мультипликативными помехами и шумами от неоднородности среды распространения, аддитивными помехами и шумами. Применение только корреляционной обработки при определенных условиях не позволит принять полезный широкополосный сигнал с требуемым качеством. В статье разработана математическая модель пространственно-временной обработки широкополосных сигналов в спутниковых системах широкополосного доступа, показывающая, что пространственно-временная обработка должна проводиться в два этапа. На первом этапе проводится пространственно-временная обработка в канале адаптивной антенной решетки на основе формирования комплексного частотно-зависимого вектора весовых коэффициентов, который должен изменяться с изменением сигнально-помеховой обстановки в реальном масштабе времени с учетом изменения направления на источники излучения. На втором этапе производится корреляционная обработка широкополосного сигнала на основе применения кодовых последовательностей большой длины. Данная модель является основой для разработки методов формирования и корреляционной (временной) обработки широкополосных сигналов и методов пространственно-временной обработки широкополосных сигналов в условиях воздействия преднамеренного и непреднамеренного воздействия. На основе представленной математической модели пространственно-временной обработки широкополосных сигналов определены основные направления повышения помехозащищенности в радиоэлектронных системах.

Ключевые слова

широкополосный сигнал, спектр сигнала, корреляционная функция, кодовая последовательность, комплексная огибающая, весовой коэффициент

Список литературы

[1] Ипатов В. П. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов: принципы и приложения. М. : Техносфера, 2007. 487 с.

[2] Фатеев Ю. Л., Гладышев А. Б., Ратушняк В. Н., Голубятников М. А. Организация и структура радиотехнической системы ближней навигации на основе псевдоспутников // Сборник «Радионавигационные технологии». Сер. «Радиосвязь и радионавигация». М. 2017. С. 34–37.

[3] Gladyshev A. B., Dmitriev D. D., Veysov E. A., Tyapkin V. N. A hardware-software complex for modelling and research of near navigation based on pseudolites // Journal of Physics: Conference Series. 2017. vol. 803, 012048.

[4] Владимиров В. М., Ратушняк В. Н., Вяхирев В. А., Тяпкин И. В. Особенности сканирования атмосферы и построения радиолокационных станций вертикального зондирования с малоэлементной антенной решеткой // Космические аппараты и технологии. 2019. Т. 3. № 4. С. 237–242. doi: 10.26732/2618-7957-2019-4-237-242.

[5] Жуков А. О., Карцан И. Н. Оценки функциональных характеристик радиотехнической системы // Сборник материалов II Всерос. науч.-прак. конф. «Технологии получения и обработки информации о динамических объектах и системах». Москва. 2022. С. 267–280.

[6] Карцан И. Н., Охоткин К. Г., Карцан Р. В., Пахоруков Д. Н. Эффективность радионавигационных систем // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева. 2013. № 3 (49). С. 48–50.

[7] Жуков А. О., Минин И. В., Валяев И. Н., Бондарева М. К., Карцан И. Н. Применение перспективных радиотехнических средств в интересах контроля космических объектов // Сборник материалов VI Всероссийской научно-практической конференции «Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления». Москва. 2021. С. 388–397.

[8] Спутниковые системы связи и вещания (справочно-аналитическое издание). М. : Радиотехника, 2008. № 1. 384 с.

[9] Головков В. В., Есипенко А. А., Кузовников А. В. Система спутниковой связи на низких орбитах для обеспечения высокоскоростной передачи данных // Наукоемкие технологии. 2016. № 7. С. 19–21.

[10] Габриэльян Д. Д., Новиков А. Н., Цыпорина И. Г. Оптимальное подавление широкополосных помех в адаптивных антенных решетках // Электромагнитные волны и электронные системы. 2011. Т. 16. № 6. С. 20–23.

[11] Габриэльян Д. Д., Новиков А. Н. Квазиоптимальный метод обработки широкополосных сигналов в условиях радиопомех // Антенны. 2011. № 9. С. 26–29.

[12] Zhukov A. O., Valyaev I. N., Kovalenko V. P., Turlov Z. N., Chebotarev A. S., Kartsan I. N., Shumakova N. A. Adaptation of receiving channels to the spectrum of the received signal // Proceedings of the JOP Conference Series: Metrological Support of Innovative Technologies. Krasnoyarsk. 2020. P. 032070.

[13] Gladyshev A. B., Dmitriev D. D., Ratushnyak V. N., Tyapkin V. N. Measuring complex for studying directional characteristics of antennas of satellite earth stations // Proceedings of the International Siberian Conference on Control and Communications. 2021. P. 9438891.

[14] Mishurov A. V., Gorchakovskiy A. A., Tyapkin V. N., Panko S. P., Zubov T. A., Dmitriev D. D. Simulation of a multi-frequency satellite communication channel // Proceedings of the Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies. 2020. P. 9067372.

[15] Dmitriev D., Sokolovskiy A., Gladyshev A., Ratushniak V., Tyapkin V. Pseudorandom sequence generator using cordic processor // Proceedings of the Ural Symposium on Biomedical Engineering, Radioelectronics and Information Technology. 2019. pp. 477–480.

[16] Sokolovskiy A. V., Veisov E. A., Tyapkin V. N., Dmitriev D. D. Hardware Architectures of the QR-Decomposition Based on a Givens Rotation Technique // Journal of Siberian Federal University. Mathematics & Physics. 2019. vol. 12. no. 5. pp. 606–613. doi: 10.17516/1997-1397-2019-12-5-606-613.

Дополнительные сведения

Статья подготовлена при финансовой поддержке гранта Президента России (проект НШ-1357.2022.6 «Модели, методы и средства получения и обработки информации о космических объектах в широком спектральном диапазоне электромагнитных волн»).

Цитирование данной статьи

Дементьев А.Н., Новиков А.Н., Арсеньев К.В., Куркин А.Н., Жуков А.О., Карцан И.Н. Математическая модель пространственно-временной обработки широкополосных сигналов в спутниковых радиосистемах широкополосного доступа и радионавигации // Космические аппараты и технологии. 2023. Т. 7. № 1. С. 68-74. doi: 10.26732/j.st.2023.1.08

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.