RU2685286C1 - Method for implementing frequency and multiparameter adaptation in multi-antenna hf communication system - Google Patents
Method for implementing frequency and multiparameter adaptation in multi-antenna hf communication system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2685286C1 RU2685286C1 RU2018106558A RU2018106558A RU2685286C1 RU 2685286 C1 RU2685286 C1 RU 2685286C1 RU 2018106558 A RU2018106558 A RU 2018106558A RU 2018106558 A RU2018106558 A RU 2018106558A RU 2685286 C1 RU2685286 C1 RU 2685286C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequencies
- communication
- frequency
- signal
- communication channel
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000005433 ionosphere Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 15
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 13
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 7
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 241000282461 Canis lupus Species 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- DVSDDICSXBCMQJ-UHFFFAOYSA-N diethyl 2-acetylbutanedioate Chemical compound CCOC(=O)CC(C(C)=O)C(=O)OCC DVSDDICSXBCMQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001303 quality assessment method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
- H04L1/02—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиосвязи, задачей которого является повышение эффективности работы системы частотной и многопараметрической адаптации ДКМВ (декаметровой) радиолинии, использующей современные многоантенные технологии формирования и обработки сигналов в высокоскоростном модеме передачи данных.The invention relates to the field of radio communications, the purpose of which is to increase the efficiency of the system of frequency and multiparameter adaptation of a CKB (decameter) radio link using modern multi-antenna technologies for generating and processing signals in a high-speed data transmission modem.
Изобретение может использоваться как в составе аппаратуры ИВЧДС на приемных радиоцентрах, так и непосредственно в аппаратуре комплекса ведения радиосвязи, в том числе, и в самом модеме передачи данных.The invention can be used both as a part of the TFHS equipment at the receiving radio centers, and directly in the equipment of the radio communication management complex, including the data transfer modem itself.
Многопараметрическая и частотная адаптация является необходимым элементом, обеспечивающим работоспособность систем ДКМВ связи. Традиционно в стационарных комплексах ДКМВ радиосвязи задача частотной и многопараметрической адаптации решается путем использования в составе комплекса радиосвязи дополнительного приемника идентичного штатному связному или более простого обзорного (панорамного) приемника. Дополнительный приемник используется для измерения уровня шумов на резервных (запасных) частотах для связи. Приемник автоматически перестраивается на каждую из резервных частот для анализа уровня помех и шума на ней (если он аналогичен штатному), либо одновременно измеряет уровни шумов на всех резервных частотах, фильтруя цифровыми методами сигнал, получающийся в результате оцифровки всего частотного диапазона (так работают обзорные панорамные приемники).Multi-parameter and frequency adaptation is a necessary element that ensures the performance of the HF communication systems. Traditionally, in stationary complexes of a HF radio communication, the task of frequency and multiparameter adaptation is solved by using an additional receiver as part of a radio communication complex that is identical to the standard connected or simpler viewing (panoramic) receiver. An additional receiver is used to measure the noise level at the spare (spare) frequencies for communication. The receiver is automatically tuned to each of the backup frequencies to analyze the noise level and noise on it (if it is similar to the standard one), or simultaneously measures the noise levels at all the backup frequencies, digitally filtering the signal resulting from digitizing the entire frequency range (this is how panoramic panoramas receivers).
Как правило, анализ уровня шумов ведется в достаточно узкой области частот, доступных для прохождения радиоволн в данное время суток по условиям прогнозирования их прохождения. По умолчанию предполагается, что условия прохождения радиоволн во всем частотном диапазоне расположения резервных частот примерно одинаковые, а частотная адаптация, таким образом, производится только по уровню шумов на резервных частотах.As a rule, the analysis of the noise level is conducted in a fairly narrow range of frequencies available for the passage of radio waves at a given time of day according to the conditions for predicting their passage. By default, it is assumed that the conditions for the passage of radio waves in the entire frequency range of the location of the spare frequencies are approximately the same, and the frequency adaptation, therefore, is performed only according to the noise level at the spare frequencies.
Результатом работы алгоритма частотной адаптации является постоянно обновляемый ранжированный список резервный частот для радиосвязи, так что при принятии решения на смену рабочей частоты, совершаемого по тому или иному критерию смены частоты (текущая частота стала хуже наилучшей из списка, качество текущей частоты стало ниже порогового и т.д.) из ранжированного списка всегда выбирается первая (наилучшая) частота.The result of the frequency adaptation algorithm is a constantly updated ranked list of backup frequencies for radio communications, so that when deciding to change the operating frequency performed by a particular frequency change criterion (the current frequency became worse than the best from the list, the quality of the current frequency became lower than the threshold and t .d.) from the ranked list, the first (best) frequency is always selected.
Роль многопараметрической и частотной адаптации особенно возросла в современных системах ДКМВ связи, использующих высокоскоростные модемы передачи данных с амплитудно-фазовой модуляцией, взамен ранее использовавшейся частотной или относительной фазовой модуляции. Применение амплитудно-фазовой модуляции, в сочетании с новыми методами выравнивания канала связи с помощью турбо эквалайзеров, привело к расширению диапазона возможных для использования частот внутри частотного окна «прозрачности» радиоканала. В то же время, значительно усложнился критерий выбора наилучшей частоты для работы. Так называемая оптимальная рабочая частота (ОРЧ), традиционно определяемая как 0,85-0,9 от ОРЧ, больше не может считаться наилучшей с точки зрения достижения экстремальных характеристик качества радиосвязи: наибольшей пропускной способности, минимального времени доставки сообщения, наибольшей достоверности принимаемой информации. Все вышеназванные характеристики качества могут иметь лучшие значения при частотах заметно отклоняющихся от ОРЧ.The role of multiparameter and frequency adaptation has increased especially in modern DCMB communication systems using high-speed data modems with amplitude-phase modulation, instead of the previously used frequency or relative phase modulation. The use of amplitude-phase modulation, in combination with new methods of equalizing the communication channel using turbo equalizers, has led to the expansion of the range of possible frequencies for use within the frequency window of the radio channel “transparency”. At the same time, the criterion for choosing the best frequency for operation has become much more complicated. The so-called optimal operating frequency (OCR), traditionally defined as 0.85–0.9 from OCR, can no longer be considered the best from the point of view of achieving the extreme characteristics of radio quality: the highest throughput, the minimum message delivery time, and the highest reliability of the received information. All the above quality characteristics can have the best values at frequencies markedly deviating from the OCR.
При этом частотная адаптация уже не сводится к выбору полосы частот канала связи (равной полосе частот, занимаемой сигналом) в окрестности ОРЧ с минимальным уровнем шума, а состоит в выборе полосы частот из более широкого диапазона частот. И, самое главное, критерий минимального уровня шума, и даже критерий максимума отношения сигнал/шум, уже не может являться критерием качества выбора канала связи, поскольку при использовании более сложных алгоритмов обработки сигнала, на ее качество существенно влияют уже и другие «тонкие» характеристики канала связи: параметры многолучевости, доплеровское рассеяние, статистические характеристики замираний и т.д.In this case, the frequency adaptation is no longer reduced to the choice of the frequency band of the communication channel (equal to the frequency band occupied by the signal) in the vicinity of the OCR with a minimum noise level, but consists in choosing a frequency band from a wider frequency range. And, most importantly, the criterion of the minimum noise level, and even the criterion of the maximum signal-to-noise ratio, can no longer be a criterion of the quality of communication channel selection, since using more complex signal processing algorithms, other “subtle” characteristics also significantly affect its quality. communication channel: multipath parameters, Doppler scattering, statistical characteristics of fading, etc.
ДКМВ радиоканал характеризуется высокой загруженностью диапазона станционными помехами - несколько десятков передатчиков на один килогерц, прослушиваются на приемнике типичной чувствительности. При этом несколько из станционных помех, как правило, явно преобладают по мощности над остальными, что делает пространственный спектр помех сильно неравномерным. Наблюдаемое в последние годы снижение загрузки ДКМВ диапазона приводит только к увеличению неравномерности пространственного спектра помех. Поэтому методы многоантенной обработки, хотя бы только на приемной стороне, обладают высокой эффективностью, повышая не только степень разнесения, но и во все большей степени пространственную избирательность.The DKMV radio channel is characterized by a high bandwidth utilization of station interference - several dozen transmitters for one kilohertz are heard at a typical sensitivity receiver. At the same time, several of the station interference, as a rule, clearly prevail in power over the others, which makes the spatial interference spectrum highly uneven. The decrease in the load of the HF range observed in recent years only leads to an increase in the non-uniformity of the spatial interference spectrum. Therefore, multi-antenna processing methods, at least only on the receiving side, are highly efficient, increasing not only the degree of diversity, but also increasingly spatial spatial selectivity.
В последнее время широко распространенные методы MIMO начали находить применение и в ДКМВ системах связи. Следствием этого стало еще большее усложнение методов обработки сигнала, требующее борьбы не только с межсимвольной, но и межканальной интерференцией. В этих условиях особенно остро встает проблема выбора критерия качества канала связи. Поскольку помимо вышеназванных влияющих на качество факторов, появляется дополнительная пространственная составляющая, требующая анализа пространственного спектра шума и сопоставления ее с возможностями пространственного подавления помех с данного направления антенной системой.Recently, widespread MIMO methods have begun to find application in HF communication systems. The consequence of this was an even greater complication of signal processing methods, requiring a struggle not only with intersymbol, but also interchannel interference. Under these conditions, the problem of choosing the quality criterion of a communication channel is particularly acute. Since, in addition to the above-mentioned quality factors, an additional spatial component appears that requires analyzing the spatial spectrum of noise and comparing it with the possibilities of spatial interference suppression from a given direction by the antenna system.
Известны адаптивные комплексы передачи информации, реализующие разнообразные способы адаптации:There are known adaptive information transfer complexes that implement various adaptation methods:
1) Автоматизированный адаптивный комплекс передачи данных и речи по KB радиоканалам «Пирс» [Каплин Е.А., Лебединский Е.В., Егоров В.В. Современные системы передачи данных по KB радиоканалам. Электросвязь, №7, 2003, стр. 47-48.].1) Automated adaptive complex of data transmission and speech over KB “Pirs” radio channels [Kaplin Ye.A., Lebedinsky Ye.V., Egorov V.V. Modern data transmission systems for KB radio channels. Electric communication, No. 7, 2003, pp. 47-48.].
2) Частотно-адаптивная радиолиния [«Адаптивная радиосвязь в системах связи специального назначения» авторов Антонюк Л.Я., Семисошенко М.А. в журнале «Электросвязь» №5, 2007].2) Frequency-adaptive radio link [“Adaptive radio communication in special-purpose communication systems” by authors L.Ya., Semisoshenko M.A. in the journal "Electrosvyaz" No. 5, 2007].
3) Автоматизированный комплекс технических средств для адаптивных радиолиний декаметрового диапазона волн [Бузов А.Л., Елисеев С.Н., Кольчугин Ю.И., Минкин М.А., Сухарев А.С. Автоматизированный комплекс технических средств для адаптивных радиолиний ДКМВ. Вестник СОНИИР, №1(11), 2006, стр. 27-32.]3) Automated complex of technical means for adaptive radio lines of decameter wavelength [Buzov A.L., Eliseev S.N., Kolchugin Yu.I., Minkin M.A., Sukharev A.S. Automated complex of technical means for adaptive radio HF links. Bulletin of SONIIR, №1 (11), 2006, pp. 27-32.]
Разнообразные адаптивные системы описаны патентами, наиболее близким из которых являются патент РФ №2564993 и патент РФ №2405265, который взят за прототип.A variety of adaptive systems are described by patents, the closest of which are the RF Patent No. 2564993 and the RF Patent No. 2405265, which is taken as a prototype.
Согласно прототипу, способ адаптации канала радиосвязи с использованием искусственного интеллекта, включающий периодическое измерение качества канала радиосвязи и сравнение его с допустимым уровнем, а также выполняемые последовательно во времени операции: обмен с корреспондентом данными о новых параметрах адаптации и переход канала радиосвязи в заданное время на новые параметры адаптации, отличающийся тем, что в него дополнительно введены функции искусственного интеллекта, предназначенные для накопления опыта успешной работы канала радиосвязи и использования его для последующей адаптации и заключающиеся в последовательном выполнении после измерения качества канала радиосвязи и сравнение его с допустимым уровнем следующих операций: контроля данных внешней обстановки, контроля параметров адаптации, накопление данных о продолжительности времени успешной работы канала радиосвязи для каждого сочетания «набор данных внешней обстановки - набор параметров адаптации», формирования и корректировки матрицы приоритетов по наборам параметров адаптации и принятия решения о выборе новых параметров адаптации из матрицы приоритетов, если качество канала радиосвязи стало ниже допустимого уровня, после чего осуществляется обмен с корреспондентом данными о новых параметрах адаптации и переход канала радиосвязи в заданное время на новые параметры адаптации, вместе с тем, если при снижении качества канала радиосвязи ниже допустимого в матрице приоритетов отсутствуют (не накоплены) данные о параметрах адаптации для текущего набора данных внешней обстановки, то после измерения качества канала радиосвязи и сравнения его с допустимым уровнем последовательно выполняются следующие операции: зондирование канала радиосвязи на группе разрешенных частот, измерение качества канала радиосвязи и сравнение его с допустимым уровнем также на группе разрешенных частот, выбор по известному алгоритму новых параметров адаптации, после чего осуществляется обмен с корреспондентом данными о новых параметрах адаптации и переход канала радиосвязи в заданное время на новые параметры адаптации.According to the prototype, a method of adapting a radio channel using artificial intelligence, including periodic measurement of the quality of a radio channel and comparing it with an acceptable level, as well as operations performed sequentially in time: exchanging data on a new adaptation parameter with a correspondent and switching the radio channel to a new time adaptation parameters, characterized in that it additionally introduces artificial intelligence functions designed to accumulate successful experience of the channel and radio communications and its use for subsequent adaptation and consisting in sequential performance after measuring the quality of a radio channel and comparing it with the permissible level of the following operations: monitoring environmental data, monitoring adaptation parameters, accumulating data on the length of time of successful operation of a radio channel for each combination data of the external environment - a set of adaptation parameters ", the formation and adjustment of the matrix of priorities for sets of parameters of adaptation and decision making information about the choice of adaptation parameters from the priority matrix, if the quality of the radio channel is below the permissible level, after which data on the new adaptation parameters and the transition of the radio channel at a given time to the new adaptation parameters are exchanged with the correspondent if the radio channel is below the allowable in the matrix of priorities there are no (not accumulated) data on the adaptation parameters for the current dataset of the external environment, then after measuring the quality of the radio channel and with Its alignment with the permissible level consistently performs the following operations: probing a radio channel at a group of permitted frequencies, measuring the quality of a radio channel and comparing it with a permissible level also at a group of permitted frequencies, selecting, using a well-known algorithm, new adaptation parameters, and then exchanging data with a correspondent new adaptation parameters and transition of a radio channel at a specified time to new adaptation parameters.
Недостатком вышеприведенного решения является недостаточно точная оценка показателя качества канала связи, используемого в качестве критерия адаптации (частотной или по параметрам системы связи), либо выбор неокончательного критерия оценки качества (например, величины отношения сигнал/шум вместо вероятности ошибок) при неоднозначной его связи с другими показателями качества).The disadvantage of the above solution is not sufficiently accurate assessment of the quality indicator of the communication channel used as an adaptation criterion (frequency or by communication system parameters), or the choice of an inconclusive quality assessment criterion (for example, the signal-to-noise ratio instead of error probability) with its ambiguous connection with other quality indicators).
Суть изобретения состоит в разработке специального алгоритма ранжирования списка резервных частот для радиосвязи по критерию качества каждой из частот списка в виде прогноза величины битовой ошибки - BER (Bit Error Rate) при работе на данной частоте.The essence of the invention consists in the development of a special algorithm for ranking the list of reserve frequencies for radio communication according to the quality criterion of each of the frequencies of the list as a prediction of the bit error value - BER (Bit Error Rate) when operating at this frequency.
Прогноз BER должен выполняться с учетом всех существенных факторов влияющих на ее величину, а именно с учетом: анализа непосредственно измеряемой мощности помех на каждой из резервных частот, анализа непосредственно измеряемого пространственного спектра помех, прогноза модового состава и мощности принимаемого сигнала на каждой из резервных частот, измерения мощности принимаемого сигнала на частоте радиосвязи и учета конкретного вида алгоритма обработки многолучевых сигналов со всех антенных элементов в модеме.The BER forecast should be made taking into account all the significant factors affecting its value, namely, taking into account: analysis of directly measured interference power at each of the spare frequencies, analysis of the directly measured spatial interference spectrum, forecast of mode composition and received signal power at each of the backup frequencies, measuring the power of the received signal at the radio frequency and taking into account the specific type of algorithm for processing multipath signals from all antenna elements in the modem.
Выбор в качестве критерия качества канала связи (т.е. каждой из резервных частот) величины битовой ошибки, а не традиционно использовавшейся ранее величины отношения сигнал/шум, объясняется следующими обстоятельствами. Вплоть до недавнего времени в ДКМВ модемах передачи данных использовались, в основном, методы частотной и относительной фазовой модуляции, а для борьбы с многолучевостью в сочетании с данными методами модуляции использовалась технология OFDM. Последовательные однотональные модемы не получили широкого распространения ввиду сложности реализации, несмотря на имеющиеся преимущества.The choice as the quality criterion of the communication channel (i.e., each of the reserve frequencies) bit error value, rather than the signal-to-noise ratio that was not traditionally used before, is explained by the following circumstances. Until recently, the DKMV data transmission modems mainly used frequency and relative phase modulation methods, and OFDM technology was used to combat multipath in combination with these modulation methods. Serial single-mode modems are not widely used due to the complexity of implementation, despite the advantages.
В вышеназванных системах связи при традиционных алгоритмах обработки сигнала в модемах отношение сигнал/шум полностью определяло относительное качество каналов связи на данной рабочей частоте: канал с большим отношением сигнал/шум обязательно являлся лучшим по отношению к каналу с меньшим отношением сигнал/шум.In the above-mentioned communication systems with traditional signal processing algorithms in modems, the signal-to-noise ratio completely determined the relative quality of communication channels at a given operating frequency: a channel with a high signal-to-noise ratio was necessarily better than the channel with a lower signal-to-noise ratio.
Таким образом, отношение сигнал/шум традиционно считалось однозначным критерием качества канала связи на данной частоте, т.к. обеспечивало в конечном итоге большую достоверность принимаемых данных, характеризуемую процентом ошибок в них.Thus, the signal-to-noise ratio has traditionally been considered the unambiguous criterion of the quality of a communication channel at a given frequency, since ultimately ensured greater reliability of received data, characterized by a percentage of errors in them.
В современных и перспективных системах, использующих методы многоантенной обработки сигнала, а также, и особенно, работающих в многолучевых каналах, канал с большей величиной отношения сигнал/шум не обязательно обеспечивает лучшее качество связи (характеризуемое величиной битовой ошибки на выходе модема). Поскольку процент ошибок будет зависеть как от пространственного спектра помех (помехи, приходящие с направлений, дальше отстоящих от направления на источник полезного сигнала, лучше подавляются многоантенной приемной системой), так и от структуры многолучевости (модового состава сигнала).In modern and promising systems using multi-antenna signal processing methods, as well as, and especially, working in multipath channels, a channel with a higher signal-to-noise ratio does not necessarily provide better communication quality (characterized by a bit error value at the modem output). Since the percentage of errors will depend both on the spatial spectrum of interference (interference coming from directions farther away from the direction to the source of the useful signal, it is better suppressed by the multi-antenna receiving system) and on the structure of multipath (mode composition of the signal).
Поэтому при решении задачи частотной адаптации, состоящей в ранжировании списка запасных (резервных) частот по результатам анализа помеховой обстановки, следует принимать во внимание не только мощность помехи на каждой рабочей частоте, но и пространственный спектр помех на данной частоте. При этом большое значение имеют также характеристики диаграммам направленности всех антенн, входящих в систему многоантенной обработки и алгоритмы пространственно-временной обработки сигнала на приеме модемом, использующим выходные сигналы от приемников, подключенных к различным антеннам.Therefore, when solving the problem of frequency adaptation, which consists in ranking the list of spare (reserve) frequencies according to the results of the interference analysis, it is necessary to take into account not only the interference power at each operating frequency, but also the spatial spectrum of interference at that frequency. At the same time, the characteristics of the directivity patterns of all antennas included in the multi-antenna processing system and the algorithms of space-time signal processing at the reception by a modem using output signals from receivers connected to different antennas are also of great importance.
Для измерения мощности помех и оценки их пространственного спектра (т.е. для анализа помеховой обстановки) предлагается использовать многоканальный антенный приемник, подключаемый к набору антенн на приемном центре, предназначенных для связи с требуемым корреспондентом. Благодаря высокой доступности многоканальных обзорных ДКМВ приемников в настоящее время эта задача вполне осуществима.To measure the interference power and estimate their spatial spectrum (i.e., to analyze the interference situation), it is proposed to use a multi-channel antenna receiver connected to a set of antennas at the receiving center, designed to communicate with the required correspondent. Due to the high availability of multichannel survey HF receivers at present, this task is quite feasible.
Как известно, особенностью ДКМВ канала является относительное постоянство межмодовых задержек лучей, формирующих принимаемый сигнал, которые часто могут считаться практически неизменными на протяжении длительного (до нескольких минут) сеанса связи при быстрой изменчивости фаз данных лучей. Количество лучей и величины задержек между ними являются хорошо предсказуемыми величинами (при полной невозможности предсказания фазовых соотношений между ними из-за их быстрой изменчивости).As is known, the feature of the channel's MF channel is the relative constancy of the intermode delays of the rays that form the received signal, which can often be considered practically unchanged during a long (up to several minutes) communication session with the rapid variability of the phases of these rays. The number of rays and the magnitude of the delays between them are well predictable values (with the complete impossibility of predicting the phase relationships between them due to their rapid variability).
По этим причинам прогноз модового состава сигнала не может использоваться непосредственно в модеме для выполнения оценки импульсной характеристики (ИХ) канала связи (или низкочастотного эквивалента ИХ), но может быть использован для оценки качества канала на данной частоте путем статистического усреднения результата обработки по всем значениям фаз принимаемых модов.For these reasons, the prediction of the mode composition of the signal cannot be used directly in the modem to perform the estimation of the impulse response (IQ) of the communication channel (or low-frequency equivalent of the EI), but can be used to estimate the channel quality at a given frequency by statistical averaging the result of processing over all phase values accepted mods.
Достаточно точный прогноз модового состава сигнала на радиоцентре может быть получен стандартными средствами ИВЧДС (он дается большинством известных комплексов программ прогноза ДКМВ радиосвязи), а также может быть получен непосредственно в самом вычислительном модуле модема, вычислительных мощностей которого в настоящее время вполне достаточно для выполнения программ такого рода. Минимальными входными данными для прогноза модового состава с достаточной точностью должны быть: значения индекса солнечной активности (SSN- число Вольфа), географические координаты корреспондентов и время проведения сеанса связи. При наличии, могут использоваться и другие данные, уточняющие прогноз.A sufficiently accurate prediction of the mode composition of the signal at the radio center can be obtained using standard IVECS tools (given by most of the known complexes of the KFM radio communication forecast program), and can also be obtained directly in the modem’s computational module itself, which currently has enough computing power kind of. The minimum input data for forecasting the mode composition with sufficient accuracy should be: the values of the solar activity index (SSN is the Wolf number), the geographical coordinates of the correspondents and the time of the communication session. If available, other data may be used to refine the forecast.
Однако в условиях использования когерентного приема, необходимого для реализации демодуляции сигналов с амплитудно-фазовой модуляцией (КАМ, QAM), даже известного модового состава сигнала на каждой частоте и известного пространственного спектра помех на данной частоте не достаточно для ранжирования списка частот по критерию битовой ошибки.However, in terms of using coherent reception required to implement demodulation of signals with amplitude-phase modulation (QAM), even the known mode composition of the signal at each frequency and the known spatial interference spectrum at this frequency is not enough to rank the list of frequencies by the bit error criterion.
Это происходит потому, что кривые вероятности ошибок для каналов, которые имеют:This is because the error probability curves for channels that have:
- разные импульсные характеристики в случае даже одноантенной системы связи, работающей в многолучевом канале,- different impulse responses in the case of even a single-antenna communication system operating in a multipath channel,
- разные канальные матрицы в случае многоантенной системы связи, работающей даже в однолучевом канале,- different channel matrix in the case of a multi-antenna communication system that works even in a single-beam channel,
- или набор разных канальных матриц в случае многоантенной системы связи, работающей в многолучевом канале;- or a set of different channel matrices in the case of a multi-antenna communication system operating in a multipath channel;
различны и могут пересекаться между собой.are different and may intersect with each other.
Это означает, что ранжированные списки частот в области одних значений отношений сигнал/шум могут отличаться от аналогичных ранжированных списков, полученных для области других значений отношения сигнал/шум даже при тех же самых остальных параметрах канала связи (параметрах многолучевости, характеризуемых набором импульсных характеристик, параметрах разнесения, характеризуемых набором канальных матриц и т.д.).This means that the ranked lists of frequencies in the region of one signal-to-noise ratio values may differ from similar ranked lists obtained for the area of other values of the signal-to-noise ratio even with the same other parameters of the communication channel (multipath parameters characterized by impulse response, parameters spacings characterized by a set of channel matrices, etc.).
Это требует не только относительной оценки величины отношения сигнал/шум на различных частотах, а абсолютной ее оценки.This requires not only a relative estimate of the signal-to-noise ratio at various frequencies, but an absolute estimate of it.
Целью предлагаемого изобретения является предложение использовать в качестве критерия качества канала связи процент ошибок на выходе модема (BER - Bit Error Rate) передачи данных, вместо традиционно используемого значения величины отношения сигнал/шум для повышения эффективности систем частотной адаптации в системах ДКМВ связи и более точного выбора наилучшей частоты связи.The aim of the present invention is to propose to use the percentage of errors at the modem output (BER - Bit Error Rate) of data transmission as a quality criterion of a communication channel, instead of the traditionally used value of the signal-to-noise ratio to improve the efficiency of frequency adaptation systems in DCMV communication systems and more accurate selection best communication frequency.
Выбор критерия связан с тем, что процент ошибок является более адекватной конечной характеристикой качества радиосвязи. Величина BER при современных (в особенности многоантенных) методах обработки сигнала связана неоднозначной зависимостью с величиной отношения сигнал/шум, поскольку существенным образом зависит как от других параметров канала связи (характеристик многолучевости, пространственного спектра помех и т.д.), так и от алгоритма обработки сигнала модемом передачи данных. Учитывая, что, даже располагая всеми необходимыми параметрами, влияющими на величину BER, она, как правило, не может быть вычислена аналитически. Для определения величины BER предложено использовать статистическое моделирование работы системы связи (возможно выполняемое в нереальном масштабе времени). Предложен метод оценки неизвестных параметров ДКМВ канала, необходимых для реализации статистического моделирования, основанный на прогнозе его (ДКМВ канала) характеристик в сочетании с измерением только мощности принимаемого сигнала на частоте радиосвязи. Разработанный подход позволяет произвести ранжирование списка резервных частот радиосвязи (что представляет собой основную задачу системы частотной адаптации) по величине прогнозируемой вероятности ошибки на выходе системы ДКМВ радиосвязи, а также выбрать оптимальные параметры и методы алгоритмов обработки сигнала модемом. Путем статистического моделирования работы предложенного метода системы частотной адаптации, а также в ходе экспериментальной проверки показано значительное преимущество предложенного метода по сравнению с традиционным.The choice of criteria is related to the fact that the percentage of errors is a more adequate final characteristic of the quality of radio communications. With modern (especially multi-antenna) methods of signal processing, the BER value is ambiguous depending on the signal-to-noise ratio, since it significantly depends on other parameters of the communication channel (characteristics of multipath, spatial interference spectrum, etc.) and on the algorithm signal processing modem data transmission. Considering that, even having all the necessary parameters that affect the BER value, it, as a rule, cannot be calculated analytically. To determine the BER value, it was proposed to use statistical modeling of the communication system operation (possibly performed on an unrealistic time scale). A method for estimating the unknown parameters of the HF channel of the channel necessary for the implementation of statistical modeling is proposed, based on the prediction of its (HF channel) characteristics in combination with measuring only the received signal power at the radio frequency. The developed approach allows ranking the list of backup radio frequencies (which is the main task of the frequency adaptation system) by the value of the predicted error probability at the output of the HF radio system, and also selects the optimal parameters and methods of signal processing algorithms by the modem. By statistical modeling of the proposed method of the frequency adaptation system, as well as in the course of experimental verification, the proposed method shows a significant advantage over the traditional one.
Следовательно, для правильного ранжирования списка резервных частот, необходимо знать мощность (среднюю) принимаемого сигнала на каждой из резервных частот. Одним из вариантов мог бы быть способ передачи маркерных сигналов по всему списку частот. Однако, как правило, при большом количестве последних, накладные расходы на его реализацию слишком велики для практического использования.Therefore, in order to properly rank the list of reserve frequencies, it is necessary to know the power (average) of the received signal at each of the reserve frequencies. One option would be a way to transfer marker signals across the entire frequency list. However, as a rule, with a large number of the latter, the overhead of its implementation is too large for practical use.
Для оценки мощности полезного сигнала на каждой из резервных частот предлагается использовать его прогнозное значение, скорректированное по результатам оценки мощности прогнозного значения на используемой для связи частоте.To estimate the power of the useful signal at each of the reserve frequencies, it is proposed to use its predicted value, corrected according to the results of estimating the power of the predicted value at the frequency used for communication.
При необходимости ранжирования списка частот до проведения сеанса связи, когда нет возможности измерить мощность принимаемого сигнала от корреспондента непосредственно, можно воспользоваться следующей методикой его определения:.If it is necessary to rank the list of frequencies before a communication session, when it is not possible to measure the power of the received signal from the correspondent directly, you can use the following method to determine it :.
1) Измерить мощность сигнала Pизм(ƒизмер) на какой-либо частоте ƒизмер от какого-либо корреспондента (например, от источника сигналов точного времени, радиомаяка, станции зондирования и т.д. и известными координатами, мощностью передатчика и параметрами передающей антенны), 2) сравнить с прогнозируемым значением мощности принимаемого сигнала от данного корреспондента Pпрогноз(ƒизмер) на данной частоте ƒизмер и 3) рассчитать поправочный коэффициент по формуле: k=Pизмер(ƒизмер)/Рпрогноз(ƒизмер). Тогда оценка мощности полезного сигнала на частоте ƒi из списка резервных частот от любого другого корреспондента может быть получена как: 
Теоретическим обоснованием данного предложения является то, что мощность принимаемого сигнала хорошо прогнозируется с точностью до коэффициента, определяемого поглощением сигнала в области D ионосферы. Который и измеряется таким образом по формуле для расчета k и, как известным образом зависит от рабочей частоты ƒ: коэффициент поглощения в области D ионосферы уменьшается с ростом частоты и может быть рассчитан.The theoretical justification for this proposal is that the received signal power is well predicted to the accuracy determined by the absorption signal in the D region of the ionosphere. Which is measured in this way by the formula for calculating k and, as in a known manner, depends on the operating frequency частоты: the absorption coefficient in the D region of the ionosphere decreases with increasing frequency and can be calculated.
Для ранжирования частот необходимо выполнить расчет BER в зависимости от SNR и параметров канала связи (ИХ для многолучевого сигнала, канальной матрицы для MIMO системы однолучевых каналов, набора канальных матриц для MIMO системы многолучевых каналов) для конкретно используемого алгоритма обработки сигналов.To rank the frequencies, it is necessary to perform BER calculation depending on SNR and communication channel parameters (THEM for a multipath signal, channel matrix for a MIMO single-channel system, set of channel matrices for a MIMO multi-channel system) for the particular signal processing algorithm used.
Известно, что ввиду сложности используемых алгоритмов обработки сигнала в модеме аналитически рассчитать параметр BER, с приемлемой точностью за редким исключением, практически невозможно. Поскольку для этого пришлось бы принимать в расчет не только легко рассчитываемые аналитически характеристики демодулятора модема и используемого вида помехоустойчивого кода, но и крайне сложно поддающиеся анализу результаты влияния алгоритмов выравнивания многолучевого канала используемыми видами эквалайзеров модема, схем оценки параметров канала связи, цикловой и тактовой синхронизации и т.д.It is known that in view of the complexity of the signal processing algorithms used in the modem, it is almost impossible to analytically calculate the BER parameter with acceptable accuracy with rare exceptions. As for this, one would have to take into account not only the analytically calculated characteristics of the modem demodulator and the type of noise-resistant code used, but also the extremely difficult to analyze results of the influence of the multipath channel equalization algorithms, the modem equalizer types used, the estimation schemes of the communication channel parameters, cyclic and clock synchronization and etc.
Для расчета BER предлагается использовать имитатор канала связи (реализованный программно и, желательно, функционирующий в нереальном масштабе времени) и также программно или аппаратно реализованный модем (а еще лучше для ускорения процедуры расчета использовать несколько имитаторов и несколько модемов.) Тогда оценка качества канала на данной частоте - измерение процента ошибок будет проводиться экспериментально, путем набора статистики ошибок.To calculate the BER, it is proposed to use a communication channel simulator (implemented in software and, preferably, operating on an unrealistic time scale) and also a software or hardware-implemented modem (and even better to accelerate the calculation procedure, use several simulators and several modems.) Frequency - measurement of the percentage of errors will be carried out experimentally, through a set of error statistics.
Технический результат достигается тем, что способ реализации частотной и многопараметрической адаптации в многоантенной ДКМВ системе связи на основе прогнозирования параметров канала связи и статического моделирования работы модема, включающий периодическое измерение качества канала связи и сравнение его с допустимым уровнем, обмен данными о новых параметрах адаптации и переход канала связи на новые параметры адаптации, отличается тем, что подключают к антеннам связного приемника многоканальный обзорный приемник и последовательно настраивают его на резервные частоты связи, оценивают пространственный спектр помех на каждой из резервных частот, рассчитывают усредненные параметры канала связи на текущий момент времени устройством прогнозирования характеристик канала связи для каждой из резервных частот, измеряют мощность принимаемого сигнала на частоте ведения связи по сигналу принимаемому связным приемником, рассчитывают фактический коэффициент ослабления сигнала слоем D-ионосферы на основании прогноза мощности и измеренной мощности принимаемого сигнала на частоте ведения связи, рассчитывают коэффициенты поглощения для всех резервных частот связи, уточняют значения ожидаемой мощности принимаемого сигнала по известным величинам поглощения для каждой из резервных частот, загружают в имитатор канала связи данные прогноза на резервных частотах, уточненные значения мощности принимаемого сигнала, характеристики пространственного спектра помех, во всех допустимых режимах работы модема передачи данных пропускают через имитатор сигнал используемого модема передачи данных передающего текстовую последовательность данных, производят подсчет ошибок в тестовой последовательности на ее длине, достаточной для обеспечения требуемой статистической точности оценки, на основе чего ранжируют список резервных частот путем сравнения их величин BER для выбора резервной частоты с минимальным значением BER.The technical result is achieved by the method of implementing frequency and multiparameter adaptation in a multi-antenna HF communication system based on prediction of communication channel parameters and static modeling of modem operation, including periodic measurement of the quality of a communication channel and its comparison with an acceptable level, exchange of data on new adaptation parameters and transition communication channel to the new adaptation parameters, differs in that they connect a multichannel survey receiver to the antennas of the communication receiver and sequentially adjust it to the backup communication frequencies, estimate the spatial interference spectrum at each of the backup frequencies, calculate the averaged communication channel parameters at the current time point by the communication channel characteristics predictor for each of the backup frequencies, measure the received signal power at the communication frequency using the signal received by the connected receiver , calculate the actual attenuation coefficient of the signal by the D-ionosphere layer on the basis of the power forecast and the measured power of the received signal at communication frequency, absorption coefficients are calculated for all backup communication frequencies, the expected signal power of the received signal is determined by the known absorption values for each of the backup frequencies, the forecast data at the backup frequencies, the refined signal power values, the characteristics of the spatial interference spectrum are loaded into the communication channel simulator in all valid modes of modem data transfer, the signal of the used modem data transferring text is passed through the simulator -hand data sequence count produce errors in the test sequence to its length, sufficient to provide the desired statistical accuracy of the estimation based on the rank which backups frequency list by comparing the values of BER for selecting alternate frequency with a minimum BER.
В качестве имитатора многолучевого канала связи ДКМВ достаточно использовать имитатор канала реализующий модель Ваттерсона, рекомендуемую всеми известными стандартами, такими как [MIL-STD U. S. 188-110С," // Military Standard-Interoperability and Performance Standards for Data Modems", US Dept of Defense. - 2012.] и рекомендациями ITU-R. Модель представляет собой линию задержки с отводами, соответствующими каждому лучу. Модель учитывает замирания и эффекты доплеровского рассеяния сигнала в канале. Все параметры модели могут быть получены по результатам прогноза состояния канала на данной частоте. Модель Ваттерсона относительно легко реализуется программно. В системе программирования MATLAB модель Ваттерсона реализована в виде отдельного программного модуля stdchan, реализующего 10 стандартных настроек параметров в соответствии с ITU-RF.1487 с возможностью ручного изменения.As a simulator of a multi-channel communication channel of the CKB, it is sufficient to use a channel simulator that implements the Watterson model, recommended by all known standards, such as [MIL-STD US 188-110C, "// Military Standard-Interoperability and Performance Standards for Data Modems", US Dept of Defense . - 2012.] and ITU-R recommendations. The model is a delay line with taps corresponding to each beam. The model takes into account the fading and Doppler effects of scattering of the signal in the channel. All model parameters can be obtained from the results of the channel status prediction at a given frequency. The Watterson model is relatively easy to implement programmatically. In the MATLAB programming system, the Watterson model is implemented as a separate stdchan software module that implements 10 standard parameter settings in accordance with ITU-RF.1487 with the possibility of manual modification.
Предложенный вариант позволяет с достаточной точностью предсказывать величину BER на каждой из резервных частот с учетом всех вышеперечисленных факторов, что, в свою очередь, позволяет проводить ранжирование списка резервных частот связи по наиболее подходящему (в случае использования методов многоантенной обработки сигналов и современных видов модуляции) критерию минимальной вероятности ошибок, а не по критерию минимального отношения сигнал/шум, как в известных прототипах предлагаемого метода.The proposed option allows with sufficient accuracy to predict the BER value at each of the backup frequencies taking into account all the above factors, which, in turn, allows ranking the list of backup communication frequencies according to the most appropriate (in the case of using multi-antenna signal processing and modern modulation) criteria the minimum probability of errors, and not by the criterion of the minimum signal-to-noise ratio, as in the known prototypes of the proposed method.
Таким образом, предложенный вариант реализации делает данный метод частотной и многопараметрической адаптации технически осуществимым, позволяя преодолеть имеющиеся трудности непосредственного измерения и оценки требуемых для реализации алгоритма параметров канала связи. Использование данного метода существенно повышает эффективность систем частотной адаптации в современных системах ДКМВ связи за счет более точного выбора наилучшей частоты.Thus, the proposed embodiment makes this method of frequency and multiparameter adaptation technically feasible, allowing you to overcome the difficulties of directly measuring and evaluating the parameters of the communication channel required for the implementation of the algorithm. The use of this method significantly increases the efficiency of frequency adaptation systems in modern DCMB communication systems due to more accurate selection of the best frequency.
Оценка эффективности предложенного метода проводилась как путем моделирования его работы, так и в ходе проведения трассовых испытаний.Evaluation of the effectiveness of the proposed method was carried out both by modeling its work, and during the course test.
Моделирование проводилось в следующих условиях. Использовались следующие виды сигнальных созвездий: BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM, 32QAM, 64QAM (созвездия QAM вида [MIL-STD U. S. 188-110С]). Применялись манипуляционные коды (разновидности кодов Грея) согласно [MIL-STD U. S. 188-110С].The simulation was carried out in the following conditions. The following types of signal constellations were used: BPSK, QPSK, 8PSK, 16QAM, 32QAM, 64QAM (QAM constellations of the form [MIL-STD U. S. 188-110С]). The manipulation codes (variations of the Gray codes) were applied according to [MIL-STD U. S. 188-110C].
Метод частотного мультиплексирования - OFDM с 32 и 64 поднесущими в полосе канала: 1) половинной ТЧ и 2) полной ТЧ (3100 Гц), с полной длиной посылки 25 мс, интервалом обработки 20 мс, длительностью защитного интервала 5 мс и разносом частот 50 Гц.Frequency multiplexing method - OFDM with 32 and 64 subcarriers in the channel band: 1) half PM and 2) full PM (3100 Hz), with a total burst length of 25 ms, a processing interval of 20 ms, a guard interval of 5 ms and a spacing of 50 Hz .
Объем статистики моделирования выбирался исходя из требований времени моделирования не менее чем на порядок превышающем время корреляции самого «медленного» процесса в системе - процесса медленных замираний неинтерференционной природы (максимальный интервал корреляции 3 мин). При этом гарантированно выполнялось условие, что количество ошибочно принятых бит не менее чем на порядок превышало величину обратную вероятности ошибок. Т.о. объем статистики принятых бит составлял не менее 107.The volume of simulation statistics was chosen based on the requirements of simulation time not less than an order of magnitude longer than the correlation time of the slowest process in the system — the process of slow fading of a noninterference nature (maximum correlation interval of 3 min). At the same time, it was guaranteed that the number of mistakenly received bits was no less than an order of magnitude greater than the inverse probability of errors. So the amount of statistics received bits was not less than 10 7 .
Моделировалась ситуация наличия 1, 2, 3 преобладающих помех в виде белого во времени шума, замирающих по релеевскому закону, равновероятно поступающих с любых направлений, на фоне белого во времени и по пространству шума. Число помех выбиралось случайным и равновероятным на каждой резервной частоте.The situation was simulated by the presence of 1, 2, 3 prevailing noise in the form of white noise in time, fading according to the Rayleigh law, equally likely to come from any direction, against the background of white noise in time and in space. The number of interferences was chosen randomly and equally probable at each reserve frequency.
Расположение приемных антенн - линейная решетка из 2-х и 3-х антенных элементов и 4-х элементная кольцевая решетка с полуволновым шагом.The location of the receiving antennas is a linear array of 2 and 3 antenna elements and a 4-element circular array with a half-wave step.
Соотношения мощностей направленной и ненаправленной помех будем характеризовать соотношением суммарной мощности направленных помех к ненаправленному шуму.The power ratio of directional and non-directional interference will be characterized by the ratio of the total power of directional interference to non-directional noise.
Одна помеха полностью подавляется 2-х антенной системой с оптимальным разнесенным приемом, а две уже нет. Эффективность подавления пространственных помех существенно зависит от отклонений направлений их прихода от направления прихода полезного сигнала.One interference is completely suppressed by a 2-antenna system with an optimal diversity reception, and two are no longer. The effectiveness of the suppression of spatial interference significantly depends on the deviations of the directions of their arrival from the direction of arrival of the useful signal.
Одна, две, три помехи полностью подавляются 4-х антенной системой.One, two, three interference is completely suppressed by the 4th antenna system.
При моделировании использовалась программная реализация штатного серийного модема изделия «Вымпел», работающего в OFDM режиме. Скорость передачи поддерживалась постоянной, за счет выбора соотношения кратности модуляции, избыточности кода и плотности сетки пилот-сигналов. В качестве кода - использовался турбо-код, избыточность регулировалась прокалыванием.In the simulation, a software implementation of a standard serial modem of a Vympel product operating in OFDM mode was used. The transmission rate was kept constant by choosing the ratio of the modulation rate, code redundancy, and pilot grid density. As a code, a turbo code was used, the redundancy was regulated by piercing.
На резервных частотах постоянно присутствовали 4-е направленные помехи с суммарной мощностью на 5 дБ превышающей ненаправленный шум. Направленные помехи равновероятно меняли направление на границах символа.On the backup frequencies, 4th directional interference was constantly present with a total power of 5 dB higher than the non-directional noise. Directional interference is equally likely to change the direction at the borders of the symbol.
Адаптация с оценкой канала по BER обеспечивала величину выигрыша в BER при числе резервных частот более 15 более чем на порядок. При росте количества резервных частот, насыщение наступало позже, если использовался предлагаемый метод.Adaptation with channel estimation by BER provided the amount of gain in BER with the number of reserve frequencies of more than 15 more than an order of magnitude. With an increase in the number of reserve frequencies, saturation came later if the proposed method was used.
Трассовые испытания проводились на трассе Москва-Воронеж. В г. Москве располагались 4-е передатчика пиковой мощностью 300 Вт каждый (РПДУ «Вымпел», ДЕАС. 464114.002) (средняя мощность излучения составляла от 15 до 30 Вт). В г. Воронеже находились 4-е магистральных приемника (РПУ «Вымпел», ДЕАС. 464313.001), каждый со своей штыревой антенной.Track tests were conducted on the route Moscow-Voronezh. In Moscow, there were 4th transmitters with a peak power of 300 W each (RPVD Vympel, DEAC. 464114.002) (the average radiation power ranged from 15 to 30 W). In the city of Voronezh, there were 4 main receivers (RPU "Vympel", DEAS. 464313.001), each with its own whip antenna.
Адаптация проводилась по сетке 10-и равномерно распределенных резервных частот в диапазоне 1-1,5 МГц, вплотную примыкавшем снизу к ОРЧ для данного временны суток.Adaptation was carried out on the grid of 10 and evenly distributed reserve frequencies in the range of 1-1.5 MHz, closely adjacent to the ORF for the given time of day.
Средняя величина неравномерности пространственного спектра мощности помех во время проведения испытаний составляла 9 дБ (среднеквадратическое значение). Замирания преимущественно носили релеевский характер. В спектре принимаемого сигнала (в полосе 3100 Гц) наблюдалось от двух до трех провалов, периодически достигавших нуля. Доплеровское рассеяние составляло около 0.1 Гц.The average non-uniformity of the spatial power interference spectrum during the test was 9 dB (RMS). Fading mostly wore Rayleigh character. In the spectrum of the received signal (in the 3100 Hz band), two to three dips were observed, periodically reaching zero. Doppler scattering was about 0.1 Hz.
Так экспериментально подтвержденный выигрыш при использовании метода оптимального разнесенного приема (разнесенного приема с оптимальным весовым сложением сигналов различных ветвей разнесения, максимизирующим результирующий сигнал/шум простейшую разновидность многоантенной обработки) и классическим OFDM модемом стандарта MIL-STD-188-110В, работавшем в режиме 16QAM, состоит в уменьшении средней величины BER с 10-3 до 10-5. Это соответствует энергетическому выигрышу в 11 дБ или, при использовании режима адаптации «работа всегда на лучшей частоте», эквивалентно увеличению количества резервных частот с 10 примерно до 40.So experimentally confirmed gain when using the method of optimal diversity reception (diversity of reception with optimal weight addition of signals from different branches of diversity, maximizing the resulting signal / noise, is the simplest type of multi-antenna processing) and the classical OFDM modem of the MIL-STD-188-110V standard operating in 16QAM mode, consists in reducing the average BER from 10 -3 to 10 -5 . This corresponds to an energy gain of 11 dB or, when using the “always-on-better frequency” adaptation mode, is equivalent to increasing the number of spare frequencies from 10 to about 40.
При использовании в качестве критерия адаптации только измеренной величины отношения сигнал/шум, выигрыш в BER составлял не более одного порядка, т.е. энергетический выигрыш был более чем, на 7 дБ меньше.When using only the measured signal-to-noise ratio as an adaptation criterion, the gain in BER was no more than one order, i.e. energy gain was more than, 7 dB less.
При использовании списка из более чем 30 резервных частот, замена традиционно используемого критерия ранжирования по отношению сигнал/шум критерием ранжирования по BER приводила к выигрышу по BER более чем на три порядка, что эквивалентно энергетическому выигрышу в 13 дБ и никак уже не может быть скомпенсировано в частотно-адаптивной системе с оценкой качества частоты по SNR увеличением количества резервных частот.When using a list of more than 30 reserve frequencies, replacing the traditionally used ranking criterion with respect to signal-to-noise with a BER ranking criterion resulted in a BER gain of more than three orders of magnitude, which is equivalent to an energy gain of 13 dB and cannot be compensated for frequency adaptive system with an assessment of the quality of the frequency by SNR increase in the number of spare frequencies.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018106558A RU2685286C1 (en) | 2018-02-21 | 2018-02-21 | Method for implementing frequency and multiparameter adaptation in multi-antenna hf communication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018106558A RU2685286C1 (en) | 2018-02-21 | 2018-02-21 | Method for implementing frequency and multiparameter adaptation in multi-antenna hf communication system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2685286C1 true RU2685286C1 (en) | 2019-04-17 |
Family
ID=66168436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018106558A RU2685286C1 (en) | 2018-02-21 | 2018-02-21 | Method for implementing frequency and multiparameter adaptation in multi-antenna hf communication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2685286C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796656C1 (en) * | 2022-07-07 | 2023-05-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method for adapting decameter radio communication according to the width of the spectrum of transmitted signals |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2004127003A (en) * | 2004-09-10 | 2006-02-20 | Андрей Юрьевич Гаврилов (RU) | MOBILE COMMUNICATION NETWORK DEVICE |
| RU2006100576A (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-27 | Федеральное государственное унитарное предпри тие"Научно-производственное предпри тие "Полет" (RU) | DIGITAL COMMUNICATION ON-BOARD COMPLEX |
| US20090274222A1 (en) * | 2008-05-02 | 2009-11-05 | The Trustees Of Princeton University | System and Method for Initial Ranging in Wireless Communication Systems |
| RU2011131822A (en) * | 2007-08-20 | 2013-02-10 | Риарден, Ллк | SYSTEM AND METHOD OF WIRELESS COMMUNICATION WITH DISTRIBUTED INPUTS AND DISTRIBUTED OUTPUTS |
| RU2564993C1 (en) * | 2014-12-17 | 2015-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for automatic control of short-wave communication |
-
2018
- 2018-02-21 RU RU2018106558A patent/RU2685286C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2004127003A (en) * | 2004-09-10 | 2006-02-20 | Андрей Юрьевич Гаврилов (RU) | MOBILE COMMUNICATION NETWORK DEVICE |
| RU2006100576A (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-27 | Федеральное государственное унитарное предпри тие"Научно-производственное предпри тие "Полет" (RU) | DIGITAL COMMUNICATION ON-BOARD COMPLEX |
| RU2011131822A (en) * | 2007-08-20 | 2013-02-10 | Риарден, Ллк | SYSTEM AND METHOD OF WIRELESS COMMUNICATION WITH DISTRIBUTED INPUTS AND DISTRIBUTED OUTPUTS |
| US20090274222A1 (en) * | 2008-05-02 | 2009-11-05 | The Trustees Of Princeton University | System and Method for Initial Ranging in Wireless Communication Systems |
| RU2564993C1 (en) * | 2014-12-17 | 2015-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | System for automatic control of short-wave communication |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796656C1 (en) * | 2022-07-07 | 2023-05-29 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северо-Кавказский федеральный университет" | Method for adapting decameter radio communication according to the width of the spectrum of transmitted signals |
| RU2800643C1 (en) * | 2022-11-10 | 2023-07-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина" | Automatic control system for decametre radio communication |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10778369B2 (en) | Method and apparatus for acquiring channel state information (CSI) | |
| US8543063B2 (en) | Multi-point opportunistic beamforming with selective beam attenuation | |
| KR101680400B1 (en) | Method and system for setting reference signal in wireless communication system | |
| Kim et al. | Hierarchical maritime radio networks for internet of maritime things | |
| EP2617171B1 (en) | Interferer parameter estimation method and apparatus | |
| CN112511201B (en) | Sky wave large-scale MIMO communication method, model and system | |
| US8693568B2 (en) | Method and apparatus for estimating channel using dedicated pilot signal in OFDM-based wireless communication system | |
| CN101855833B (en) | Method and apparatus for carrier power and interference-noise estimation in space division multiple access and multiple-input/multiple-output wireless communication systems | |
| US9210710B2 (en) | Transmission of channel state information in a wireless communication system | |
| WO2008071101A1 (en) | Antenna configuration selection using outdated channel state information | |
| EP2526638B1 (en) | Mutual information based signal to interference plus noise ratio estimator for radio link monitoring | |
| CN104702324A (en) | Self-adaptive transmission method of large-scale MIMO downlink | |
| WO2017096954A1 (en) | Cqi estimation method, sinr determining method, and related device | |
| US20180070321A1 (en) | A Wireless Device, a Network Node and Methods Performed Thereby for Communicating with Each Other | |
| CN106161322A (en) | A kind of signal processing method, uplink resource allocating method and device thereof | |
| CN105024779A (en) | Method and device for adaptive channel quality indication selection | |
| JP5567673B2 (en) | Signal transmission method and user terminal | |
| CN103369655A (en) | Method for improving LTE PUCCH DTX detection performance | |
| US8396151B2 (en) | Timing tracking in a multiple receive antenna system | |
| CN107547119B (en) | Transmission mode self-adaption method and device based on correlation between channels | |
| CN104702540B (en) | A kind of signal for cell-edge terminals receives optimization method | |
| RU2685286C1 (en) | Method for implementing frequency and multiparameter adaptation in multi-antenna hf communication system | |
| CN102244878B (en) | Signal-to-interference and noise ratio measurement method and terminal | |
| US11683712B2 (en) | Hybrid hierarchical parameter tracking for CSI estimation | |
| CN108713297B (en) | Method and apparatus for downlink reception filter based on location information |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200222 |