Разработка и исследование модемов помехозащищённых станций спутниковой и тропосферной связи

ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ
СПУТНИКОВЫХ И ТРОПОСФЕРНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ 13
1.1 Общая характеристика спутниковых и тропосферных систем ра-
диосвязи 13
1.2 Виды модуляции сигналов спутниковых и тропосферных систем
связи 18
1.2.1 Квадратурная ФМ или ФМ-4 (QPSK – quadrature phase shift
keying, M = 4) 20
1.2.2 Квадратурная ФМ со скруглением по Найквисту (NQPSK –
Nyquist QPSK, M=4) 21
1.2.3 Квадратурная ФМ со сдвигом (OQPSK – offset QPSK, М=4) 23
1.2.4 Квадратурная ФМ с изменением фаз на π/4 (π/4 – QPSK, М = 4) 23
1.2.5 Минимальная частотная манипуляция (MSK – minimum shift
keying, М = 4) 24
1.2.6 Сигналы с непрерывной фазой (СРМ, continuos phase
modulation) 24
1.2.7 Сравнительный анализ спектральной эффективности и поме-
хоустойчивости сигналов с фазовой и частотной модуляцией 26
1.3 Пути повышения эффективности спутниковых и тропосферных
систем связи 28
1.3.1 OFDM как способ повышения скорости передачи информа-
ции и борьбы с межсимвольной интерференцией 28
1.3.2 Шумоподобные сигналы с фазовой и частотной модуляцией 33
1.3.3 Перспективные варианты помехоустойчивого кодирования в
спутниковых и тропосферных каналах связи 40
1.3.4 Использование SDR-технологий в станциях спутниковой и
тропосферной связи 43
1.4 Выводы по главе 1 47
ГЛАВА 2. ПОМЕХОЗАЩИЩЁННОСТЬ ШИРОКОПОЛОСНЫХ
СИСТЕМ СВЯЗИ С ШУМОПОДОБНЫМИ СИГНАЛАМИ 48
2.1 Запас помехоустойчивости широкополосных систем связи 48
2.2 Методы цифровой модуляции и расширения спектра в помехоза-
щищённых системах с ШПС 49
2.2.1 Методы цифровой модуляции в широкополосных помехоза-
щищённых системах с ШПС 50
2.2.2 Помехозащищённость систем с шумоподобными ФМ-сигна-
лами 53
2.2.3 Помехозащищённость систем с использованием ППРЧ-ШПС 57
2.2.4 Помехозащищённость систем с использованием комбиниро-
ванной модуляции ФМ-ШПС/ППРЧ 63
2.3 Использование корректирующих кодов для повышения помехоза-
щищённости широкополосных систем 67
2.4 Выводы по главе 2 89
ГЛАВА 3. МОДЕМЫ ЦИФРОВЫХ СТАНЦИЙ СПУТНИКОВЫХ
СИСТЕМ СВЯЗИ 91
3.1 Особенности разработки аппаратуры цифровых станций связи на
современном этапе 91
3.2 Эффективные сигнально-кодовые конструкции для спутниковых
систем связи 94
3.3 Модемы спутниковых станций связи нового поколения 103
3.3.1 Спутниковые модемы зарубежных фирм 103
3.3.2 Модем цифровой станции спутниковой связи 105
3.3.3 Модем цифровой мобильной станции спутниковой связи 109
3.4 Выводы по главе 3 114

ГЛАВА 4. МОДЕМЫ СТАНЦИЙ ТРОПОСФЕРНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ 116
4.1 Модем перспективной малогабаритной тропосферно-радиорелей-
ной станции 116
4.2 Модем тропосферной станции с OFDM-сигналами 122
4.2.1 Структурная схема модема с OFDM-сигналами 122
4.2.2 Структура OFDM-сигнала 124
4.3 Пути повышения скорости передачи в тропосферных системах
связи 131
4.4 Выводы по главе 4 135
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННЫХ
ИССЛЕДОВАНИЙ В АППАРАТУРЕ СТАНЦИЙ СПУТНИКОВОЙ
И ТРОПОСФЕРНОЙ РАДИОСВЯЗИ 137
5.1 Моделирование канала радиосвязи с учётом фазового шума гете-
родина 137
5.2 Экспериментальное исследование станций тропосферных систем
связи 149
5.2.1 Натурные трассовые испытания цифровых тропосферных
станций связи 149
5.2.2 Натурные трассовые испытания опытных образцов станций
«Судоку» и «Судогда» в режиме тропосферной загоризонт-
ной связи 151
5.2.3 Натурные трассовые испытания модема для тропосферной
линии связи 155
5.3 Выводы по главе 5 158
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 159
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 165
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 167
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. АКТ О ВНЕДРЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ
ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ 178

1. Системы спутниковой связи. Основы структурно-параметрической тео-
рии и эффективность / А.И. Аболиц. – М. : ИТИС, 2004. – 426 с.
2. Перспективные системы спутниковой связи военного назначения веду-
щих зарубежных стран / С. Строгов // Зарубежное военное обозрение. 2009. № 5. –
С. 50–58.
3. Многофункциональная система персональной спутниковой связи «Го-
нец» / А.Е. Малашенко, А.Г. Погорянский, В.И. Чучелимов // Морские исследова-
ния и технологии изучения природы мирового океана. 2005. № 1.
4. Последовательная передача дискретных сообщений по непрерывным ка-
налам с памятью / Б.И. Николаев. – М. : Радио и связь, 1988. – 264 с.
5. Имитационное моделирование / А.М. Лоу, В.Д. Кельтон. 3-е изд. – СПб:
Киев, 2004. – 847 с.
6. Цифровое моделирование в статистической радиотехнике / В.В. Быков. –
М. : Сов. радио, 1971. 327 с.
7. Концепция ортогонального частотного разделения каналов [Электрон-
ный ресурс] / Д. Уиппл. Режим доступа: http://www.russianelectronics.ru/developer-
r/review/2187/doc/50176/ (дата обращения: 26.05.2014).
8. МС-5 (MS-5), первый отечественный OFDM-модем [Электронный ре-
сурс]//Радиосканер.Режимдоступа:
http://www.signals.radioscanner.ru/base/signal253/ (дата обращения: 18.10.2015).
9. Цифровая обработка сигналов – информатика реального времени / Ю.Б.
Зубарев, В.В. Витязев, В.П. Дворкович // Цифровая обработка сигналов. 1999. № 1.
– С. 5–17.
10. Структурная скрытность сложного сигнала с ППРЧ / Е.С. Бабинцев, К.А.
Лянгузов // Вестник Ижевского государственного технического университета.
2007. № 3. – С. 57–58.
11. Способы формирования OFDM радиосигнала [Электронный ресурс] /
А.А. Федчун. Режим доступа: http://www.jre.cplire.ru/mac/jan10/5/text/.pdf (дата об-
ращения: 18.10.2015).
12. Оптимизация обработки сигналов путём модульной структуризации /
Э.А. Акчурин // Радио и связь. 2000. – С. 331.
13. Цифровая связь / А.Б. Сергиенко. – СПб : СПбГЭТУ “ЛЭТИ”. 2012. – 164 с.
14. Технология OFDM / М.Г. Бакулин, В.Б. Крейнделин, А.М. Шлома, А.П.
Шумов. – М. : Горячая линия-Телеком, 2015. – 360 с.
15. Слепая синхронизация OFDM-сигналов в многолучевых каналах на ос-
нове временных и частотных защитных интервалов / Г.Н. Бочков, К.В. Горохов,
А.В. Колобков // Известия вузов. Радиофизика. 2013. Т. 56, № 3. – С. 184–205.
16. Обработка пространственно-временных сигналов в каналах с памятью /
В.Г. Карташевский. – М. : Радио и связь, 2000. – 272 с.
17. Передача дискретных сообщений по радиоканалам / Д.Д. Кловский. 2-е
изд. – М. : Радио и связь, 1982. – 304 с.
18. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов
модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью / В.И. Борисов, В.М.
Зинчук и др. – М. : Радио и связь, 2003. – 640 с.
19. Дискретные сигналы с непрерывной фазой / П.Б. Емельянов, А.А. Пара-
монов // Зарубежная радиоэлектроника, 1990. – №12.
20. Поиск и синхронизация в широкополосных системах связи / В. И. Журав-
лев. – М.: Радио и связь, 1986. – 240 с.
21. Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции раз-
вития / Под ред. А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова. – М.: Радиотехника, 2003. –
416 с.
22. Информационные технологии в радиотехнических системах / В. А. Васин,
И. Б. Власов, Ю. М. Егоров и др.; под ред. И. Б. Федорова. – 2-е изд., перераб. и
доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 768 с.
23. Увеличение пропускной способности систем с кодовым разделением ка-
налов на основе применения алгоритмов подавления внутриканальных помех / В.Б.
Крейнделин, Д.Ю. Панкратов. – М. : МТУСИ, 2012. – 29 с.
24. Методы модуляции и приёма цифровых частотно-манипулированных
сигналов с непрерывной фазой / В.Б. Крохин, В.Ю. Беляев, А. В. Гореликов и др. //
Зарубежная радиоэлектроника, 1982. – №4. – C. 58–72.
25. Бортовые системы и комплексы радиоэлектронного подавления / А.В.
Леньшин. – Воронеж : Научная книга, 2014. – 590 с.
26. Адаптивная компенсация помех в каналах связи / Ю.И. Лосев, Э.Ш. Гойх-
ман, Б.Д. Сизов; под ред. Ю. И. Лосева. – М. : Радио и связь, 1988. – 208 с.
27. Передача дискретных сообщений по радиоканалам с ограниченной поло-
сой пропускания / С. Б. Макаров, И. А. Цикин. – М. : Радио и связь, 1988. – 304 с.
28. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами / Под. ред. Г.
И. Тузова. – М. : Радио и связь, 1985.
29. Помехозащищенность систем спутниковой связи с кодовым разделением
каналов / А. С. Грибанов, Ю. В. Невзоров // Журнал радиоэлектроники, 2013. – №4.
30. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем /
В.И. Тихонов, В.Н. Харисов. – М.: Радио и связь, 2004. – 608 с.
31. Синхронизация цифровых радиосистем передачи информации / А.И. Фо-
мин – М. : Сайнс-Пресс, 2008. – 80 с.
32. Цифровые системы фазовой синхронизации / М.И. Жодзишский, С.Ю.
Сила-Новицкий, В.А. Прасолов и др. – М. : Сов. радио, 1980. – 208 с.
33. Теория передачи дискретных сообщений / Л.М. Финк. – М. : Сов. радио,
1970. – 728 с.
34. Система скрытой передачи информации на базе квазиортогональных сиг-
налов / Е.А. Альтман // Успехи современной радиоэлектроники. 2012. – № 11.
35. Теория сложных сигналов / Л.Е. Варакин. – М. : Сов. радио, 1970. – 304 с.
36. Теория систем сигналов / Л.Е. Варакин. – М. : Сов. радио, 1978. – 304 с.
37. Системы связи с шумоподобными сигналами / Л.Е. Варакин. – М. : Радио
и связь, 1985. – 385 с.
38. Периодические дискретные сигналы с оптимальными корреляционными
свойствами / В.П. Ипатов. – М.: Радио и связь, 1992. – 214 с.
39. Статистическая теория приема сложных сигналов / Г.И. Тузов. – М. : Сов.
радио, 1977. – 400 с.
40. Шумоподобные сигналы в системах передачи информации / В.Б. Пестря-
ков, В.П. Афанасьев, В.Л. Гуревич и др. – М. : Сов. радио, 1973. – 424 с.
41. Поиск и синхронизация в широкополосных системах связи / В.И. Журав-
лев. – М. : Радио и связь, 1986. – 241с.
42. Шумоподобные сигналы (анализ, синтез, обработка) / В.Е. Гантмахер,
Н.Е. Быстров, Д.В. Чеботарев. – СПб. : Наука и техника, 2005. – 396 с.
43. Широкополосные системы / Р.К. Диксон. – М. : Связь, 1979. – 304 c.
44. Статистическая теория радиотехнических систем / А.И. Перов. – М. : Ра-
диотехника, 2003. – 400 с.
45. Цифровая телефония / Дж. Беллами. – М. : Радио и связь, 1986.
46. Особенности энергетических характеристик частотно-манипулирован-
ных сигналов с непрерывной фазой / В.Ю. Беляев, М.В. Гореликов, В.В. Крохин //
Радиотехника, 1986. – № 4. – С. 55–60.
47. Эквивалентность задач синтеза двоичных шумоподобных ФМ и МЧМ
сигналов / В.П. Ипатов, В.И. Корниевский, В.К. Шутов // Радиотехника и электро-
ника, 1989. – т.34, №7. – С. 1402–1406.
48. Радиотехнические системы / Ю.П. Гришин, В.П. Ипатов, Ю.М. Казаринов
и др. – M.: Высш. шк., 1990. – 496 с.
49. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение / Бер-
нард Скляр. 2-е издание. Пер. с англ. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2003.
50. Эффективность использования OFDM в тропосферном канале связи, спо-
собы повышения помехоустойчивости / А.Ю. Строкова, А.Н. Фролов, А.М. Але-
шечкин // Вестник СибГАУ, 2013. – №2 (48). – С. 91–94.
51. Дальняя тропосферная связь / Ю.И. Давыденко. – М. : Воениздат, 1968.
52. Тропосферная связь / Л.И. Яковлев, Г.В. Дедюкин, Э.С. Каграманов и др.
– М. : Воениздат, 1984.
53. Синтезаторы частот (теория и проектирование) / В. Манассевич ; под ред.
А.С. Галина. – М. : Связь, 1979.
54. Справочник по радиорелейной связи / Н.И. Каменский, А.М. Модель, Б.С.
Надененко и др.; под ред. С.В. Боровича. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М. : Радио и
связь, 1981.
55. Системы синхронизации в связи и управлении / В. Линдсей. – М. : Сов.
радио, 1978.
56. Цифровая связь / Дж. Прокис. – М. : Радио и связь, 2000.
57. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение /
Б. Скляр. – М.: Вильямс, 2003.
58. Статистическая радиотехника / В.И. Тихонов. – М. : Радио и связь, 1982.
59. Принципы когерентной связи / Э. Витерби. –. М. : Сов. радио, 1970.
60. Нелинейные преобразования случайных процессов / В.И. Тихонов. – М. :
Радио и связь, 1986.
61. Теоретические основы статистической радиотехники / Б.Р. Левин. – М. :
Радио и связь, 1986.
62. Цифровая спутниковая связь / Дж. Спилкер. – М. : Связь, 1979.
63. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов. Принципы и