Д.В. Иванов1, В.А. Иванов2, М.И. Рябова3, В.В. Овчинников4

1-4 Поволжский государственный технологический университет (г. Йошкар-Ола, Россия)

1 IvanovDV@volgatech.net; 2 IvanovVA@volgatech.net; 3 RyabovaMI@volgatech.net; 4 OvchinnikovVV@volgatech.net

Постановка проблемы. Одна из существенных проблем ионосферной КВ-радиосвязи заключается в изменчивости ее диапазона рабочих частот и таких параметров радиоканалов, как межмодовая частотно-временна́я дисперсия и уровень сосредоточенных антропогенных помех, которые оказывают негативное влияние на узкополосные (3 кГц) и широкополосные системы, работающие в составных узкополосных подканалах.

Цель. Проанализировать влияние негативных эффектов межмодовой частотно-временно́й дисперсии на системы КВ-связи, а также представить методы и средства ее преодоления.

Результаты. Рассмотрены основные виды частотно-временно́й дисперсии в одномодовых двухлучевых узкополосных радиоканалах, а также в одномодовых и многомодовых каналах с диффузной многолучевостью применительно к задачам выбора модема, обеспечивающего доступность не менее 80%. Приведены методы и средства преодоления возникающих негативных эффектов. Дано научное обоснование подхода к обеспечению системы связи данными о доступности каналов с межмодовой частотно-временно́й дисперсией и антропогенными сосредоточенными помехами. Установлено, что основным критическим параметром, быстрее всего изменяющимся в геофизическом времени, является отношение сигнал/шум (ОСШ). Представлено эффективное решение проблемы диагностики активными сенсорами каналов в диапазоне 2...30 МГц путем применения технологии программно-конфигурируемого радио (SDR) и методов диагностики множества каналов с выделением из них для заданного модема каналов с доступностью не менее 80%. Экспериментально установлено, что метод сенсорной диагностики позволяет в случае заданного модема (или неизменной скорости передачи информации) получить выигрыш в излучаемой мощности до 4-12 дБ на среднеширотной и 5-6 дБ на приполярной трассах соответственно. Показано, что подбор для модема с максимально возможной скоростью передачи канала с доступностью не хуже 80% дает возможность увеличить пропускную способность в дневное и ночное время в 2 раза, а в переходное время суток - в 4-8 раз.

Практическая значимость. Представленные методы и средства преодоления негативного эффекта межмодовой частотно-временной дисперсии и антропогенных сосредоточенных помех с применением технологии сенсорной диагностики обеспечивают возможность адаптивного выбора оптимальных каналов из числа тестируемых, а также данных о необходимой мощности связного сигнала и скорости передачи данных, что приводит к повышению эффективности системы связи.

Иванов Д.В., Иванов В.А., Рябова М.И., Овчинников В.В. Эффекты дисперсии в ионосферных радиоканалах. Ч. 2. Виды частотно-временной дисперсии // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 12. С. 63−77. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202411-10

1. Furman W.N., Nieto J.W., Batts W.M. Wideband HF channel availability – measurement techniques and results // 14th International Ionospheric Effects Symposium (Alexandria, Virginia. USA). 2015. http://ies2015.bc.edu.
2. Иванов Д.В., Иванов В.А., Рябова М.И., Бельгибаев Р.Р., Овчинников В.В., Чернядьев А.В. Развитие методов спектрального мониторинга помех КВ диапазона для определения доступности парциальных ионосферных радиоканалов с учетом особенностей изменчивого спектра // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 12. С. 64−77. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202312-08.
3. Md G. Mostafa, Haris Haralambous. Wideband Channel Availability Statistics over the High Frequency Spectrum in Cyprus // 2nd URSI AT-RASC (Gran Canaria, Spain). 2018. www.ursi.org.
4. Ivanov V.A., Ryabova N.V., Belgibaev R.R. Development of an algorithm for assessment of PSD of HF radio interference including analysis of daily and seasonal variations and their impact on channel availability // 2024 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO). Vyborg. Russian Federation. 2024. Р. 1-4. DOI: 10.1109/SYNCHRO-INFO61835.2024.10617754.
5. Иванов В.А., Рябова Н.В., Царев И.Е. Диагностика функции рассеяния декаметровых узкополосных стохастических радиоканалов // Радиотехника и электроника. 2010. Т. 55. № 3. С. 285-291.
6. ITU-R Rec. F1487. Testing of HF Modems with Bandwidth of up to about 12 kHz Using Ionospheric Channel Simulator. Geneva: Int. Telecom. Union, 2000.
7. Watterson C., Juroshek J., Bensema W. Experimental Confirmation of an HF Channel Model // IEEE Transactions on Communication Technology. 1970. V. 18. № 6. P. 792-803. DOI: 10.1109/TCOM.1970.1090438.
8. CCIR Recommendation 520-1 19821. Use of high frequency ionospheric channel simulators. Geneva: Int. Telecom. Union, 1995.
9. Иванов Д.В. Методы и математические модели исследования распространения в ионосфере сложных декаметровых сигналов и коррекция их дисперсионных искажений: монография. Йошкар-Ола: МарГТУ. 2006. 268 с.
10. Arthur P. C., Maundrell M. J. Multi-dimensional HF modem performance characterization // IEE 7th Int. Conf. on HF Radio Systems and Techniques. Conf. Publ. 1997. № 411. P.154–158.
11. Иванов Д.В., Иванов В.А., Рябова Н.В., Бельгибаев Р.Р., Чернядьев А.В. Мониторинг спектра помех и доступности КВ-ра-диоканалов с полосами 3-24 кГц // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер. Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2022. № 1(53). С. 21-32. DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2022.1.21
12. Иванов Д.В., Иванов В.А., Рябова Н.В., Бельгибаев Р.Р. Оценка доступности частотных каналов для различных модемов КВ-связи на основе пассивного зондирования многомерного ионосферного радиоканала // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер. Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2017. № 2(34). С. 39-53. DOI: 10.15350/2306-2819.2017.2.39.
13. Harris T.J. Scholz M.L. Characterisation of narrowband HF channels in the mid and low latitude ionosphere // In Characterising the Ionosphere. Meeting Proceedings RTO-MP-IST-056, Neuilly-sur-Seine, France: RTO. 2006. Paper 17, pp. 17-1 – 17-14. Available from: http://www.rto.nato.int/abstracts.asp.
14. Иванов Д.В., ИвановВ. А., Рябова Н.В. и др. Активно-пассивный радиосенсор для повышения эффективности КВ-связи // Электроника, фотоника и киберфизические системы. 2023. Т. 3. № 1. С. 7-12.
15. Ivanov D.V., Ivanov V.A., Ryabova N.V., et al. Universal ionosonde for diagnostics of ionospheric HF radio channels and its application in estimation of channel availability // 12th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2018). London. 2018. P. 1-5.