Н.С. Хохлов1

1 АО «Российский институт радионавигации и времени» (Санкт-Петербург, Россия)

1 hohlov_ns@rirt.ru

Постановка проблемы. В настоящее время импульсно-фазовые радионавигационные системы (ИФРНС) длинноволнового диапазона рассматриваются в качестве резервных систем координатно-временного и навигационного обеспечения при отсутствии сигналов глобальных навигационных спутниковых систем. В связи с этим их развитие имеет большое практическое значение. ИФРНС в дополнение к координатно-временным измерениям обеспечивают возможность передачи информации со скоростью передачи информации от 50 до 100 бит/с, однако для удовлетворения растущих требований потребителей необходимо обеспечить скорость передачи информации не менее 1000 бит/с.

Цель. Выполнить обзор применяемых и известных методов передачи информации по информационному каналу ИФРНС, оценить существующие проблемы повышения пропускной способности данного канала и определить возможные пути решения обозначенных проблем.

Результаты. Проведена оценка существующих проблем повышения пропускной способности информационного канала ИФРНС. Показаны потенциальные возможности для передачи информации, выполнен обзор методов модуляции, обозначены предполагаемые пути решения существующих проблем. Отмечено, что пропускная способность информационного канала ИФРНС ограничена полосой пропускания антенного контура (2,5–5,0 кГц), а реализация потенциально возможных сигнально-кодовых конструкций ограничена особенностями формирования сигналов в передатчике (для формирования сигналов применяются ключевые методы). Показано, что наибольшие скорости передачи информации (до 540 бит/с) достигаются с помощью методов, которые используют временные интервалы, не занятые координатно-временными измерениями, а попытки реализовать еще большие скорости (до 2500 бит/с) свидетельствуют о стремлении разработчиков наиболее полно использовать
частотно-временной ресурс (при этом кардинальное изменение применяемых сигнально-кодовых конструкций их не останавливает).

Практическая значимость. Полученные результаты подтверждают наличие потенциальной возможности повышения пропускной способности информационного канала ИФРНС, определяют основные ограничения, обобщают научно-технический опыт и позволяют обозначить наилучшее решение существующих проблем. Наиболее перспективным представляется реализация фазовой
(частотной) модуляции в течение свободных временных интервалов – данная модуляция потенциально может быть реализована ключевыми методами.

Хохлов Н.С. Проблемы повышения пропускной способности информационного канала радионавигационных систем длинноволнового диапазона // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 12. С. 81–89. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j20700784-202312-10

1. Son P.-W., Park S.G., Han Y., Seo K. eLoran: Resilient Positioning, Navigation, and Timing Infrastructure in Maritime Areas // IEEE Access. 2020. V. 8. P. 193708–193716.
2. Wang K., Tang S., Ke J., Hou Y. A Small Active Magnetic Antenna of Loran-C // IEEE Sensors Journal. 2023. V. 23. № 1. Jan. 1. P. 647–657.
3. Van Willigen D. Eurofix // The Journal of Navigation, The Royal Institute of Navigation. September 1989. V. 42. № 3. P. 375–381.
4. Lo S.C., Peterson B.B., Enge P.K., Swaszek P. Loran Data Modulation: Extensions and Examples // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. April 2007. V. 43. № 2. P. 628–644.
5. Lo S.C., Peterson B.B., Enge P.K. Loran Data Modulation: A primer // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine. Sept. 2007. V. 22. № 9. P. 31–51.
6. Systems Management Standard, Transmitted Enhanced Loran (eLoran) Signal Standard, SAE9990. SAE International, September 2018.
7. Slevin E., Cohen M.B., Opalinski N., Thompson L., Golkowski M. Broadband Electrically Small VLF/LF Transmitter via Time-Varying Antenna Properties // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. Jan. 2022. V. 70. № 1. P. 97–110.
8. Hardy T. Next Generation LF Transmitter Technology for (e)LORAN Systems // Proc. RIN NAV08 and 37th ILA Technical Symposium. October 2008.
9. Kazimierczuk M.K. RF Power Amplifiers. Second edition. John Wiley & Sons. 2015.
10. Sorotsky V., Zudov R., Pergushev A., Ulanov A., Kulikov N. Multi-Cell Switched Mode Power Amplifiers Voltage Spectrum under Dispersion of Elements Parameters // 2022 International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech). 2022. P. 58–61.
11. Peterson B., Dykstra K., Swaszek P., Boyer J., Carroll K., Johannessen P., Narins M. WAAS messages via LORAN Data Communications Technical progress towards going operational // ION NTM 2002, San Diego, CA, 28-30. January 2002. P. 138–145.
12. Liang Q., Xiong W., Li Y. Research on Modulation Technique of High Speed Loran-C Data Channel // 2012 8th International Conference on Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, Shanghai, China. 2012. P. 1–3.
13. Lyu B., Hua Y., Yuan J., Li S. Application of Ultra Narrow Band Modulation in Enhanced Loran System // Sensors 2021. 21. 4347.
14. Opshaug G., Tuck D. Loran-5G. URL: https://www.gpsworld.com/loran-5g-paper-envisions-new-use-for-venerable-tech/ Feb. 18, 2021.
15. Patent US № 11563538 B2. Signal Structure for Terrestrial Timing and Positioning System / Opshaug G., Chansarkar M., Tuck D., Cookman J. Jan. 24, 2023.