1.2 Расчет в направлении «р – по»
Исходным сообщением
является буквенно-цифровая информация
от источника (пятиэлементный двоичный
код МТК). Для повышения помехозащищенности
системы в данном направлении производится
кодирование циклическим кодом Хемминга
(7,4). Для него
.
Код позволяет исправить все одиночные
ошибки и никакие другие. После кодирования
осуществляется перемежение. После
выполнения кодирования и перемежения
полученная последовательность поступает
в фазовый модулятор. Передача ведётся
в пакетном режиме со скоростью 300 бод с
повторением пакета через интервал 2
.
Длина пакета равна удвоенному времени
когерентности 2
.
Оно обычно определяется как интервал
времени, в пределах которого коэффициент
корреляции значений огибающей не менее
0,9. Этот параметр обратно пропорционален
величине доплеровского рассеяния:
с.
На приёмном конце, в пункте «ПО», осуществляется разнесённый по времени приём с повторением сообщения через интервал 2 . То есть число ветвей разнесения равно 2.
При М-кратном разнесении с экстремальным алгоритмом автовыбора ветви, некогерентном приёме и релеевских замираниях, средняя вероятность ошибки:
. (4)
В данном направлении используется код (7,4), то есть кодовая комбинация содержит n=7 символов и k=4 двоичных единиц информации. Код позволяет исправить 1 ошибку. В двоичном симметричном канале без памяти ошибки в отдельных символах возникают независимо, следовательно, вероятность ошибки кодового слова ограничена сверху:
. (5)
Согласно требованиям технического задания . Таким образом, следует решить уравнение:
;
→РМ = 6,982·10-3.
Искомой
величиной в данном случае является
отношение сигнал/помеха в (4) при найденном
значении РМ. Выполнив
соответствующие преобразования и
разрешив данное уравнение относительно
,
получим:
.Это
ОСШ требуется обеспечить на входе
приемника ПО.
Исходя из полученного результата, в дальнейшем будут формироваться требования к мощностям передатчиков и направленности используемых антенн.
2. Оценка частотно – энергетических характеристик системы
Исходя из полученных требований к отношению сигнал/шум, определим оптимальные значения мощностей передатчиков Р и ПО. Для расчета трассы используем программу расчета частотно-энергетических характеристик декаметрового сигнала «Трасса», реализованную на языке Turbo-Pascal. Этот комплекс позволяет проводить расчеты диапазона частот и напряженности поля ионосферного радиосигнала и атмосферных помех на трассах произвольной протяженности и произвольной ориентации, в том числе авроральных.
Процедура расчета базируется, с одной стороны, на детальной модели узловых параметров ионосферы, включающей обширную базу данных, применяемую при составлении «Месячных прогнозов МПЧ», и, с другой стороны, на результаты многолетних измерений характеристик сигналов на сети связных радиолиний, измерений методом наклонного и возвратно-наклонного зондирования, измерений кругосветных сигналов.
Для расчетов параметров ионосферы в произвольных точках трассы в описываемый комплекс включены процедуры преобразования сферических, в том числе магнитных, координат.
При расчетах напряженности поля сигнала учитываются расходимость и фокусировка, поглощение в среднеширотной и авроральной ионосфере, влияние длины скачка и горизонтальных градиентов на максимально применимую частоту, ослабление на частотах выше максимальной применимой, дополнительное поглощение в слое F2 и на поверхности земли.
Комплекс программ включает процедуры оценок углов прихода сигнала в угломестной плоскости для горизонтально однородной ионосферы.
После запуска основного файла «prog2», программа просит сообщить режим вывода результатов счета и ввода исходных данных (координаты приемника и передатчика сигнала, либо координаты одной точки и ориентации трассы относительно этой точки). Далее вводятся координаты приемника и передатчика сигнала, число Вольфа (солнечная активность) и месяц.
Программный пакет «Трасса» не позволяет сохранять полученный в ходе работы графический материал, поэтому для сохранения графиков использовалась вспомогательная программа-эмулятор «DOSbox» версии 0.72. Она позволяет запускать DOS-приложения в оконном режиме и делать снимки экрана в формате png. После запуска основного файла dosbox.exe, появляются два диалоговых окна. В первом окне в командной строке вводится команда установки виртуального диска с указанием места расположения папки с рабочей программой. После этого создаётся виртуальный диск, и дальнейшая работа ведётся на нём. Навигация осуществляется с помощью стандартных команд DOS. Снимки экрана делаются в процессе работы нажатием клавиш Ctrl+F5 и автоматически помещаются в папку программы dosbox - capture.
В стандартной настройке программа расчета напряженности поля сигнала формирует три графика суточной зависимости расчетных параметров по мировому (UT) времени, снабженных заголовком.
В заголовке указаны:
- «1:», «2:»- координаты передатчика и приемника;
- «Азимут на 1, 2»- азимуты из каждой точки на другую;
- «Дальность»- протяженность трассы;
- «Вольф»- солнечная активность;
- «Kp»- планетарный индекс магнитной активности;
- «Месяц»- номер месяца.
На первом графике (а) приведены зависимости МПЧ, характеризующие трассу:
- «Е» - МПЧ для скачковых Е-мод;
- «F2» - МПЧ для F2-мод;
- «Fopt» - оптимальная по максимуму напряженности поля частота
- «Fwork» - рабочая ( для двухчастотного режима ) частота.
На втором графике (б) приведены зависимости напряженности поля сигнала – «S», на оптимальной – «opt» и рабочей частоте – «work», уровень атмосферных помех – «N» в полосе 1 кГц для этих частот в единицах дБ на мкВ/м для излучаемой мощности 1 кВт и изотропных антенн.
На третьем графике (в) приведены углы прихода сигнала на рабочей частоте и верхние границы диапазона углов приема для E и F мод.
Предварительные расчеты с помощью данного программного пакета показало, что результаты для прямой и обратной трасс идентичны. Например, для трасс Земля Франца - Иосифа – Иркутск (Рис. 4а) и Иркутск – Земля Франца - Иосифа (Рис. 4б). Поэтому далее будут производиться вычисления только для одного направления.
а)
б)
Рис. 4. Результаты работы программы «Трасса»