Куликов Геннадий Валентинович, д.т.н., профессор, профессор кафедры радиоэлектронных систем и комплексов Института радиоэлектроники и информатики Scopus Author ID 36930533000
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Gennady V. Kulikov, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Department of Radio Electronic Systems and Complexes, Institute of Radio Electronics and Informatics Scopus Author ID 36930533000
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Полевода Юрий Александрович, аспирант, кафедра радиоэлектронных систем и комплексов Института радиоэлектроники и информатики
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Yuriy A. Polevoda, Postgraduate Student, Department of Radio Electronic Systems and Complexes, Institute of Radio Electronics and Informatics
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Костин Михаил Сергеевич, д.т.н., доцент, заведующий кафедрой радиоволновых процессов и технологий кафедры Института радиоэлектроники и информатики Scopus Author ID 57208434671
119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78
Mikhail S. Kostin, Dr. Sci. (Eng.), Associate Professor, Head of the Department of Radio Wave Processes and Technologies, Institute of Radio Electronics and Informatics Scopus Author ID 57208434671
78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454
Цели. Радиотехнические системы передачи информации находят широкое применение в различных отраслях нашей жизни не только для обеспечения телекоммуникаций и бытовых потребностей человека, но и для функционирования различных спецслужб, например, служб МЧС, которые в своей работе применяют роботизированные комплексы. В случае чрезвычайного происшествия возможно попадание такого робота под завал, в железобетонные трубы или другие коммунальные объекты, в результате чего условия распространения радиоволн резко ухудшаются. В этой связи остро стоит вопрос обеспечения надежной связи с роботизированным комплексом. Цель работы – снижение влияния эффекта многолучевого распространения радиоволн в канале связи в сложных помеховых условиях.
Методы. Использованы методы статистической радиотехники, теории оптимального приема сигналов и математического моделирования.
Результаты. Приведена модель приемной многоэлементной пространственно-распределенной синфазной антенны разных конфигураций с электронно-регулируемой диаграммой направленности, предназначенной для борьбы с многолучевым характером распространения сигнала. Проведено моделирование многолучевого канала связи при наличии одного основного и трех отраженных лучей распространения радиоволн, а также с гармонической помехой при двух углах ее прихода и разной частотной расстройкой относительно частоты полезного сигнала. Оценена вероятность битовой ошибки при приеме дискретной информации с применением предложенной антенны.
Выводы. Применение предложенного алгоритма обработки сигналов на приемной стороне позволяет частично скомпенсировать влияние эффекта многолучевости. В результате помехоустойчивость приема информации по сравнению с приемом на всенаправленную антенну с одним антенным элементом повышается: для вероятности битовой ошибки 10−3 энергетический выигрыш составляет от 2 дБ при 2 лучах до 7–10 дБ при 3–4 лучах. При наличии в радиоканале сосредоточенной гармонической помехи также наблюдается ее одновременная пространственная (с использованием антенны) и спектральная (с использованием демодулятора) фильтрация, эффективность которой зависит от направления прихода и частотной расстройки помехи, что также приводит к существенному снижению вероятности ошибки.
Objectives. Radio-technical information transmission systems are widely used in various sectors of our life, not only for telecommunications and associated domestic needs, but also for the functioning of various special services, such as emergency response units, which increasingly use robotic complexes in the course of their work. In the event of an emergency, robot devices can be used to get in under rubble, in concrete pipes or other municipal facilities, which typically result in a sharp deterioration of the necessary conditions for the propagation of radio waves. In this regard, the problem of ensuring reliable communication with the robotic complex becomes rather acute. The aim of the present work is to reduce the effect of multipath propagation of radio waves in the communication channel under complex interference conditions.
Methods. The methods of statistical radio engineering and mathematical modeling are used according to optimal signal reception theory.
Results. The presented model for a multi-element, spatially-distributed, in-phase receiving antenna of various configurations, featuring an electronically adjustable radiation pattern, is designed to ameliorate the multipath nature of signal propagation. A simulation of a multipath communication channel was carried out in the presence of one main and three reflected beams of radio wave propagation, as well as with harmonic interference at two angles of its arrival and different frequency detuning relative to the frequency of the useful signal. The probability of a bit error when receiving discrete information using the proposed antenna is estimated.
Conclusions. The proposed signal processing algorithm on the receiving side can be used to partially compensate for the influence of the multipath effect. As a result, the noise immunity of information reception in comparison with reception on an omnidirectional antenna with one antenna element increases: for a bit error probability of 10−3, the energy gain ranges from 2 dB for two beams to 7–10 dB for three or four beams. In the presence of concentrated harmonic interference in the radio channel, its simultaneous spatial (by the antenna) and spectral (by the demodulator) filtering is also observed, the effectiveness of which depends on the direction of arrival and the frequency detuning of the interference, which also leads to a significant decrease in the error probability.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.