Антипов І Є Харківський національний університет радіоелектроніки пр Леніна, 14, м Харків, 61166, Україна тел: +380577002284, E-mail: i_ant @ mail ru

Анотація – Розглянуто можливості розширення радіусу дії метеорного звязку та підвищення її пропускної здатності Також показаний спосіб зниження похибки синхронізації еталонів часу по метеорному каналу

I                                       Введення

Метеорний радіозвязок, існуюча завдяки відображенню метрових хвиль від іонізованих метеорних слідів в атмосфері Землі, відома з середини 50-х років і досить добре вивчена [1] З її допомогою можна передавати невеликі обсяги інформації на відстані до 2000 км при порівняно невеликій середньої потужності передавального пристрою У 60-х – 80-х роках значний інтерес до цього виду звязку був обумовлений її скритністю і стійкістю до аномальних явищ атмосфері як природного, так і штучного походження Крім того, високий ступінь взаємності метеорного радіоканалу (рівність часу прямого і зворотного поширення сигналу по трасі) дозволяє використовувати його для високоточного звірення шкал еталонів часу

II                               Основна частина

Один з найбільш істотних факторів, що стримують застосування метеорного звязку нині – низьке значення середньої швидкості передачі, яка становить кілька десятків – сотні біт / с

У рамках роботи, виконаної автором, ставилися завдання удосконалити методи дослідження метеорного радіоканалу, підвищити пропускну здатність і розширити області застосування метеорного звязку в сучасних умовах, а також зменшити похибка метеорної синхронізації шкал часу

В області, що стосується методів дослідження метеорного каналу можна вказати на напівактивні методи вивчення метеорного радіоканалу Цьому напрямку присвячена стаття в даному збірнику

Теоретичні та експериментальні дослідження з використання наддалекого метеорного поширення, яке можливе за рахунок двох відбитків від метеорних слідів і одного віддзеркалення від земної поверхні показали, що радіус дії цього виду звязку може бути розширений до 3600 км Оцінки, отримані автором в [2] показують, що при такій дальності коефіцієнт заповнення може становити близько 0,1%

Збільшення пропускної здатності метеорного радіоканалу може бути досягнуто за рахунок більш раціонального використання його частотного і динамічного діапазону Останній змінюється за експоненціальним закону в міру руйнування метеорного сліду Як показано в [3], теоретично досяжний обсяг інформації, який може бути переданий через метеорний слід за весь час його існування, виражається як:

де ΔΡ – смуга пропускання каналу, So / N – відношення сигнал-шум в місці прийому в момент формування сліду, г-постійна часу розсіювання сліду

Пропонований метод цікавий тим, що зміна швидкості досягається без зміни смуги пропускання приймального і передавального трактів Воно відбувається за рахунок збільшення або зменшення кількості сигнальних позицій в сигналі з відносною фазовою модуляцією (ОФМ) У цьому випадку миттєва швидкість передачі (ступінчаста лінія на рис1), найкращим чином наближається до теоретично досяжна межа (1), показаному, кривої на рис1 Як показано в [3], збільшення пропускної спроможності може досягати 50% в порівнянні з фіксованою швидкістю передачі

Рис 1 Пропускна здатність метеорного каналу

Fig 1 The meteor burst channel throughput

Для більш раціонального використання початкового інтервалу часу існування сліду, коли невідомо відношення сигнал-шум, пропонується спосіб кодування, що дозволяє витягувати з сигналу такий обсяг інформації, який дане відношення сигнал-шум дозволяє Алгоритм передачі, що передбачає підтвердження кожного прийнятого інформаційного пакета, дає можливість повторити неприйняту частину інформації Зазначений спосіб кодування полягає у використанні ОФМ з нерівномірним кодовою відстанню (рис 2)

Та частина інформації, яка кодується з великим кодовою відстанню (di), виявляється більш перешкодостійкою і витягується навіть при малому відношенні сигнал-шум При більшому відношенні виявляється можливим вилучення інформації, закодованої з меншим кодовою відстанню (d2) Це дозволяє в середньому на 40% збільшити обсяг даних, переданих в першому інформаційному пакеті

У ряді випадків можна розглянути доцільність використання метеорного звязку без зворотного каналу Передана інформація повинна багаторазово повторюватися, щоб забезпечити необхідну ймовірність доставки повідомлень Але відсутність зворотного каналу позбавляє від необхідності встановлювати передавач в приймальному пункті, що дозволяє зробити приймальне обладнання малогабаритним і навіть переносним Подібний канал звязку може бути альтернативою супутниковому пейджеру

Рис 2 ОФМ з нерівномірним кодовою відстанню

Fig 2 DPSK with non-uniform code distance

Торкаючись питань синхронізації, заснованих на використанні метеорного радіоканалу, необхідно вказати, що похибка синхронізації досить висока (практично діє система з похибкою 20 ні), а система автономна [1] Додатково знизити похибка синхронізації допоможе облік релятивістських поправок, що розраховуються виходячи з положення метеорного сліду в просторі Визначити положення сліду можна використовуючи метод, запропонований в [4] Суть методу полягає в тому, що по кутах, виміряним з двох пунктів, визначається його просторове положення

III                                   Висновок

Узагальнення сказаного вище дозволяє стверджувати, що можливості метеорного звязку в даний час використовуються не повністю і у цього виду звязку існують перспективи розвитку

Удосконалення методів кодування і модуляції, а також розробка нових алгоритмів роботи систем метеорного звязку зможе сприяти розширенню сфер її застосування

IV                            Список літератури

[1] Кащеєв Б П, Бондар Б Г, Коваль Ю О та ін Метеори сьогодні – Київ: Техніка, 1996 – 196 с

[2] Антипов І Є Про наддалекого метеорному поширенні метрових хвиль / / Радіотехніка: Всеукр Міжвід наук-техн СБ 2000 Вип113 С – 14-17

[3] Антипов І Є Підвищення пропускної спроможності метеорного радіоканалу шляхом застосування змінної швидкості передачі даних / / Радіотехніка, Всеукр Міжвід наук-техн СБ 2004, Вип 137, С 130-134

[4] Спосіб визначення координат метеорного сліду Патент України 67664 А 150604 Бюл N 6

EXPANSION OF THE APPLICATION FIELDS AND DEVELOPMENT PERSPECTIVES OF METEOR BURST RADIO COMMUNICATION AND SYNCHRONIZATION

Antipov I E

Kharkov National University of Radioelectronics Lenin av 14, Kharkov, 61166, Ukraine Ph: (+38057) 7002284, e-mail: i_ant@mailru

Abstract – Considered in this paper are the opportunities of expansion of meteor burst communication active radius and the methods of increasing its throughput The approach is shown, that makes possible to decrease error of time standard synchronization through meteor burst channel

I                                         Introduction

The meteor burst communication is based on radiowaves reflection from the ionized meteoric trails [1] It is possible at distances up to 2000 km using short packages Using meteor burst channel for the time scale synchronization is possible due to high stability and reciprocity of the channel

II                                        Main Part

The low average throughput of meteor burst communication channel (up to 10..100 bps) is the most essential factor constraining its use Increasing of meteor burst channel throughput is achieved by better use of the channel’s frequency and dynamic range As is shown in [3], the upper limit of the information volume, which can be transmitted through a single meteor trail, is expressed by (1) The method suggested in this paper provides data transfer rate increasing without bandwidth change in receiving and transmitting devices It is achieved by increasing or decreasing the number of signal positions in key signal with differential phase shift For the method suggested instant transfer speed (step line on fig1), approaches theoretical limit (1), (curve on fig1) The throughput increase can reach 50 %

This method allows extracting different information content from the signal, depending on the signal-to-noise ratio at the reception point The use of a differential phase shift keying with varying code distance (fig 2) is proposed As the result, the data volume transmitted in the first package of the trail, increases up to 40 % (on the average)

In some cases it is possible to use meteor burst communication without return channel The information should be transmitted repeatedly in order to ensure required probability of the message delivery This communication channel is a good alternative for satellite pager

The time scale synchronization error can be reduced provided spatial location of the meteor trail is known [4]

III                                       Conclusions

It is possible to state that the capabilities of meteor burst communication are not used in corpore This kind of communication is rather promising

Coding and modulation methods improvement, as well as new algorithm development for meteor burst communication systems can make fot the expansion of its application spheres

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р