Экспериментальная методика и результаты оценки временной устойчивости уровня помех в ультракоротковолновом диапазоне до 2 гигагерц

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экспериментальная методика и результаты оценки временной устойчивости уровня помех в ультракоротковолновом диапазоне до 2 гигагерц

А.В. Акишин, А.А. Бречко, Ю.И. Стародубцев

Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного (Военная академия связи), г. Санкт-Петербург, Россия

Аннотация

В настоящее время существует необходимость мониторинга ультракоротковолнового диапазона. В работе были получены данные об уровне помех в части ультракоротковолнового диапазона, а также применена методика по анализу результатов с целью выявления диапазонов с различными свойствами устойчивости в зависимости от времени.

Ключевые слова: ультракоротковолновой диапазон, помеховая обстановка, коэффициент сходства, Рассел-Рао, программно-определяемое радиоприемное устройство.

Abstract

A.V. Akishin, A.A. Brechko, U.I. Starodubtsev

Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.М. Budennogo (Military Communication Academy), St. Petersburg, Russia

At present, there is a need to monitor the ultrashort wave range. In the work, data on the level of interference in the part of the ultrashort wave range were obtained, and a technique was used to analyze the results in order to identify ranges with different stability properties as a function of time.

Keywords: ultrashort-wave range, interference situation, similarity coefficient, Russell-Rao, software-defined radio receiver

В настоящее время постоянно увеличивается число источников электромагнитных сигналов, которыми являются самые разнообразные технические средства, различные системы коммуникаций, промышленные установки и совокупность этих сигналов предопределяет уровень помех. Особенно интенсивно увеличивается использование ультракоротковолнового диапазона. В тоже время в известных источниках практически отсутствует информация, характеризующая уровень помех и описание закономерностей его изменения под воздействием различных факторов.

В решении задачи по оценки параметров характеризующих помеховую обстановке в ультракоротковолновом (далее - УКВ) диапазоне, ранее была осуществлена оценка уровня помех УКВ диапазона [1] и получены количественные значения математического ожидания и дисперсии уровня помех. Также была произведена оценка изменения уровня помех на соседних полосах частот [2].

Практический интерес представляет задача по определению временных интервалов устойчивости уровня помех в ультракоротковолновом диапазоне. Решать такую задачу целесообразнее с помощью натурного эксперимента, с применением программно-аппаратного комплекса, основным элементом которого является программно-определяемое радиоприемного устройство.

Экспериментальная методика реализована следующим образом:

- в течении суток производится измерение в диапазоне от 30 до 2000 МГц с фиксацией результатов через 1 час;

- с результатами первого измерения производится вычисления коэффициента сходства K_сх в течении суток для каждой частоты результаты, полученные в исходный момент времени, сопоставляются с аналогичными результатами, полученными с периодичностью 1 час;

В качестве показателя использован модифицированный коэффициент сходства К_сх Рассела-Рао. (1):

(1)

где N - количество сравниваемых значений уровня помех;

k_i - коэффициент сопоставления вычисляется по выражению

,(2)

радиоприемный ультракоротковолновый диапазон помеха

где l_max = x`, если значение x(i)> x<sup>`</sup>, в противном случае l_max = x(i);

l_min = x(i), если значение x(i)> x^{`</sup>, в противном случае l<sub>min</sub> = x<sup>`}.

Решение этой задачи может существенно сократить число необходимых измерений в процессе организации и обеспечения связи. Кроме того, результаты исследования могут быть полезны для обоснования выбора полосы частот для средств использующих широкополосную связи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты.

Для проведения эксперимента по исследованию уровня помех в диапазоне 30-2000 МГц с шагом 1 МГц, полоса пропускания 20 кГц с шагом через 1 кГц по 10 раз с нахождением и фиксацией среднего значения, каждый час (итого за сутки 24 измерения на каждой частоте), производился замер уровня помех в дБ относительно 1 мВ, на каждой частоте. (всего около 50 тысяч измерений). Все результаты измерений занесены таблицу.

Технические параметры аппаратуры позволяют осуществлять измерения в заданной полосе от 30 МГц до 2 ГГц каждый час.

Пример формы фиксации результатов измерений уровней помех представлен в таблице 1.

Таблица 1. Форма фиксации результатов измерений уровней помех.

В результате измерения были получены 24 реализации реальных данных об уровне помех через каждый час в заданном месте, на каждой полосе частот.

Пример заполнения рассчитанных коэффициентов сходства представлен в таблице 2.

Таблица 2. Результаты расчета коэффициентов сходства уровней помех во времени.

Результаты, отраженные в таблице 2, для лучшего восприятия представлены в визуальной форме на рисунке 1.

Рис. 1. График значений коэффициента сходства уровня помех в течении суток.

Анализ полученных результатов

После расчета коэффициентов сходства как функции времени - К_сх=f(t) появляется возможность определения интервала квазистационарности уровня помех для исследуемой частоты.

Для реализации такого подхода необходимо задаться пороговым уровнем е, который выбирается исходя из практически решаемых задач. В рамках работы пороговый уровень выбран на уровне е =0,01. Это позволяет сформировать на суточном интервале времени последовательность частных интервалов времени с заданным уровнем стационарности.

Частные интервалы t_i формируются на основе данных, фрагмент которых представлен на рисунке 1.

Среднее время квазистационарности уровня помех определяется по формуле:

(3)

Численные значения элементарного интервала стационарности коэффициента сходства определяется по графику (Рис. 2)

K - количество временных интервалов, на концах которых коэффициент сходства различается больше, чем на заданную величину.

(4)

Установлено, что стабильность уровней помех в исследуемом диапазоне принадлежит интервалу от 0 до 24 часов. Минимальное значение среднего времени квазистационарного характерного для начала исследуемого диапазона находится в пределах от 30 до 1000 МГц, а максимальное для поддиапазона частот в пределах от 1000 - 1600 МГц.

В дальнейших исследованиях целесообразно продолжить исследование, путем увеличения времени наблюдения.

Литература

1. Акишин А.В., Алашеев В.В., Стародубцев П.Ю. Экспериментальная методика и результаты оценки уровня помех в ультракоротковолновом диапазоне. // Международная научно-техническая и научно-методическая конференция, Актуальные проблемы инфотелекоммуникаций в науке и образовании, 2018, Т. 1, № 7. - С. 151-156.

2. Акишин А.В., Алашеев В.В., Стародубцев Ю.И. Экспериментальная методика и результаты оценки стационарности уровня помех в ультракоротковолновом диапазоне. // Научно-практическая конференция, Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях, 2018, Т. 1, № 3. - С. 174-179.

References

1. Akishin A.V., Alasheev V.V., Starodubtsev P.U. Experimental technique and results of interference level estimation in the ultrashort wave range. // International scientific-technical and scientific-methodical conference. Actual problems of information telecommunications in science and education, 2018, Vol. 1, No. 7. - Pp. 151-156.

2. Akishin A.V., Alasheev V.V., Starodubtsev U.I. Experimental technique and results of stationarity estimation of interference level in ultrashort wave range. // Scientific and practical conference, Problems of technical support of troops in modern conditions, 2018, Vol. 1, No. 3. - Pp. 174-179.

Размещено на Allbest.ru