Современные решения по повышению энергоэффективности радиолиний для технического обновления радиостанций интегрированных систем связи

Андрей Сергеевич Батурин; Владимир Викторович Хворенков; Константин Валентинович Шишаков

doi:10.22213/2413-1172-2022-4-47-62

Авторы

А. С. Батурин АО «Сарапульский радиозавод»
В. В. Хворенков ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
К. В. Шишаков ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-4-47-62

Ключевые слова:

радиотерминал, энергоэффективность, стенд главного конструктора, модуляция сигнала, помехоустойчивое кодирование, когнитивые радиосистемы, программно определяемое радио, сигнально-кодовые конструкции

Аннотация

Рассмотрены перспективные задачи по совершенствованию радиоаппаратуры с повышенной энергоэффективностью, относящиеся к углубленной предварительной проработке и исследованию эффективности с помощью стенда главного конструктора. Сначала приведен теоретический факторный анализ энергетической эффективности радиотерминалов для помех, относительно равномерно распределенных по спектру. Рассмотрена задача выбора варианта цифровой модуляции и параметров помехоустойчивого кода из условия получения наименьшей энергии для передачи одного бита информации при заданной вероятности ошибки на бит и уровне спектральной плотности шума. Применительно к широкополосным сигналам выделены энергоэффективные линейно-частотно-модулированные сигналы. В случае узкополосных сигналов рассмотрены когнитивные технологии повышения энергоэффективности для радиотрактов с частично заполненным спектром, настраивающие радиолинии на «окна наилучшей прозрачностми» спектра. Отмечена их важность для УКВ-радиолиний и КВ-радиосистем с настройкой на оптимальную частоту путем регулярного зондирования ионосферы. Рассмотрены особенности построения сетей когнитивного радио для повышения энергоэффективности радиосредств. Обсуждаются пути построения алгоритмов энергоэффективной настройки модема и помехоустойчивого кодера на условия заданной радиолинии для отработки в стенде главного конструктора. Сформулированы направления приоритетных задач по совершенствованию радиоаппаратуры с повышенной энергоэффективностью. Выделены насущные конкретные подзадачи для проработки на стенде главного конструктора.

Биографии авторов

А. С. Батурин, АО «Сарапульский радиозавод»

главный конструктор

В. В. Хворенков, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры радиотехники

К. В. Шишаков, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, доцент, профессор кафедры радиотехники

Библиографические ссылки

Mubashir H., Rehmani, Dhaou R. Cognitive radio, mobile communications and wireless networks. Springer International Publishing, 2019, 292 p.

Аджемов С. С., Чиров Д. С., Терешонок М. В. Распознавание видов цифровой модуляции сигналов в системах когнитивного радио. М., 2018. 223 с.

Виноградов, Е. М. Современные направления повышения эффективности спектра и внедрения новых радиотехнологий // Информационные технологии и телекоммуникации. 2016. Т. 4, № 1. С. 68-78.

Шаптала В. С., Машкин А. И., Соколов В. А. Использование сигнально-кодовой конструкции аппаратуры передачи данных для сравнения моделей радиоканала // Техника средств связи. 2020. № 3 (151). С. 37-43.

Построение системы контроля и тестирования радиосистем как элемента IOT / В. В. Хворенков, А. И. Нистюк, Р. А. Хатбуллин, А. А. Зыкин // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 3. С. 155-165.

Разработка программно-аппаратных средств для имитации работы радиосредств связи / В. В. Хворенков, А. А. Зыкин, А. Н. Копысов, М. А. Бояршинов, Р. А. Хатбуллин // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2020. Т. 23, № 4. С. 60-68.

Степутин А. Н., Николаев А. Д. Мобильная связь на пути к 6G : в 2 т. Инфра-Инженерия, 2020.

Вэнь Тонг, Пейин Чжу. Сети 6G. Путь от 5G к 6G глазами разработчиков. От подключенных людей и вещей к подключенному интеллекту : пер. с англ. В. Яценкова. М. : ДМК Пресс, 2022. 632 с.

Кулешов И. А., Солозобов С. А., Шевченко В. В. Мониторинг радиоэлектронной обстановки в системе связи ВМФ // Техника средств связи. 2018. № 4 (144). С. 22-29.

Повышение показателей качества КВ-связи при использовании предсеансовой диагностики многомерного ионосферного радиоканала / Д. В. Иванов, В. А. Иванов, Н. В. Рябова, Р. Р. Бельгибаев // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2018. № 2 (38). С. 6-32.

Зяблов В. В., Потапов В. Г. Сигнально-кодовые конструкции для бесконфликтных сетей // Информационные процессы. 2017. Т. 17, № 1. С. 1-13.

Дулькейт И. В., Завьялов С. А., Свирский В. М. Использование SDR технологий в морской радиосвязи // Омский научный вестник. Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы. 2018. № 1 (157). С. 63-68.

Фокин Г. А., Волгушев Д. Б., Харин В. Н. Использование SDR технологии для задач сетевого позиционирования. Формирование опорных сигналов LTE // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2022. Т. 16, № 5. С. 28-47.

Haykin S., Peyman S. Fundamentals of cognitive radio. In ser. Wiley series on adaptive and cognitive dynamic systems. Wiley, 2017, 232 p.

Li S., Wei Z., Guodong Z. Advanced sensing techniques for cognitive radio. Springer International Publishing, 2017, 76 p.

He X., Dai H. Adversary detection for cognitive radio networks. In ser. Springer Briefs in electrical and computer engineering. Springer, 2018, 83 p.

Сорокин А. С. Оценка потенциальной эффективности применения когнитивного радио // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения : материалы международной научно-технической конференции. М. : МИРЭА, 2018. Т. 18, № 4. С. 935-938.

Алгоритмы управления частотным распределением в условиях массового использования когнитивного радио и интернета вещей / Н. П. Ямпурин, В. И. Логинов, Ю. С. Федосенко, С. В. Павлов // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. 2019. Т. 10, № 2. С. 16-23.

Зуев А. В. Распределение канальных ресурсов в когнитивной радиосети на основе аукционного метода управления доступом к среде передачи // Системы управления, связи и безопасности. 2019. № 3. С. 14-32.

Пашинцев В. П., Чипига А. Ф., Анзин И. В. Энергетическая скрытность низкоорбитальной системы спутниковой связи при произвольном удалении приемника радиоперехвата // Системы управления, связи и безопасности. 2018. № 4. С. 122-135.

Путилин А. Н., Шаптала В. С. Иерархическое манипуляционное кодирование для сигнально-кодовой конструкции на основе трехмерной симплекс-решетки // Техника средств связи. 2019. № 1 (145). С. 164-169.

Blagodatsky G.A., Kopysov A.N., Khvorenkov V.V., Baturin I.S. Research and development of hierarchical models of automated control systems for the parameters of the radio-line of the cognitive radio system. Journal of Physics: Conference Series, 2019, 1368 (4), 042001.

Хабаров Е. О., Максимов Е. В. Особенности сигнально-кодовой конструкции, устойчивой к общим замираниям в декаметровом канале связи // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2020. Т. 23, № 2. С. 29-36.

Кандауров Н. А. Сигнально-кодовые конструкции для низкоскоростной широкополосной декаметровой связи // Системы синхронизации, формирования и обработки сигналов. 2019. Т. 10, № 6. С. 33-38.

Kandaurov N.A. Signal-Code constructs and processing algorithm with automatic dispersion distortion compensation for wideband HF communication // T-Comm, 2019, vol. 13, no. 2, рр. 76-79.

Урсол Д. В. О помехоустойчивости сигнально-кодовых конструкций для систем интернет вещей // Экономика. Информатика. 2021. Т. 48, № 4. С. 822-830.

Анализ занятости каналов с полосами от 3 до 24 КГц в задаче когнитивного КВ радио / Д. В. Иванов, В. А. Иванов, Р. Р. Бельгибаев, Н. А. Конкин // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2020. № 1-2. С. 96-97.

Иванов Д. В., Иванов В. А., Рябова Н. В. Экспериментальные модели многомерного ионосферного радиоканала для задач когнитивного КВ радио // СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. 2020. № 1-2. С. 446-447.

Киченко А. Н., Савельев А. В., Шишаков К. В. Анализ сигнально-кодовых конструкций в задачах повышения энергетической скрытности радиолиний // Интеллектуальные системы в производстве. 2020. Т. 18, № 4. С. 11-20. DOI: 10.22213/2410-9304-2020-11-20.

Николашин Ю. Л., Будко П. А., Жуков Г. А. Эффективность использования когнитивной радиосвязи в декаметровом диапазоне частот // Техника средств связи. 2018. № 2 (142). С. 6-22.