Модель функционирования канала спутниковой связи в условиях эпизодической синхронизации с потоками импульсных помех
Ключевые слова:
эпизодическая синхронизация, непреднамеренные импульсные помехи, DVB, помехоустойчивость, широкополосная спутниковая связьАннотация
В статье исследуется влияние непреднамеренных импульсных помех на прием информации в условиях эпизодической синхронизации кадров физического уровня канала спутниковой связи с потоками импульсов помех. Предложена аналитическая модель влияния непреднамеренных импульсных помех на прием информации в спутниковом канале связи в условиях эпизодической синхронизации кадров физического уровня с потоками импульсных помех. На примере стандарта DVB-S2 показано совместное влияние шума и непреднамеренных импульсных помех на условные вероятности ошибок при приеме синхрогруппы, служебной части заголовка и информационной части кадра. Приведены оценки среднего числа кадров физического уровня на длительности интервала эпизодической синхронизации, числа интервалов эпизодической синхронизации и доли элементарных посылок в кадре, подвергшихся воздействию помехи, в зависимости от скважности импульсной помехи. Показано, что существуют такие соотношения между длительностью импульса помехи и скважностью ее следования, при которых явление эпизодической синхронизации кадров физического уровня с потоком импульсных помех оказывает существенное влияние на функционирование канала спутниковой связи. Получены зависимости вероятности ошибочного приема кадра физического уровня канала спутниковой связи от отношения сигнал/помеха при фиксированном отношении сигнал/шум и от длительности импульса помехи. Установлено, что при высоких отношениях сигнал/помеха и длительности помехи, соотносимой с длительностью служебной части кадра, но значительно меньше длительности кадра, вероятность ошибочного приема кадра может быть выше, чем при более низких отношениях сигнал/помеха за счет ошибок при приеме служебной части кадров.
Литература
2. Борисов В.И., Зинчук В.М., Лимарев А.Е. Помехозащищенность систем радиосвязи с расширением спектра сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью. М.: Радио и связь. 2003. 640 с.
3. Калинин В.С., Белов С.П. Обзор источников помех в спутниковых системах связи // Научный результат. Информационные технологии. 2022. Т. 7. № 3. С. 3–13.
4. Тяпкин П.С., Важенин Н.А. Повышение помехоустойчивости систем связи в условиях импульсных квазигармонических помех с использованием слепых методов обработки сигналов // Труды МАИ. 2023. № 128. DOI: 10.34759/trd-2023-128-13.
5. Puzko D., Batov Y., Gelgor A., Tkachenko D., Angueira P., Montalban J. Evaluation of Finite Discrete RRC-Pulse Parameters to Simulate DVB-S2 with LDM // IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics (EExPolytech). 2019. pp. 140–143.
6. Oh H., Nam H. Maximum Rate Scheduling With Adaptive Modulation in Mixed Impulsive Noise and Additive White Gaussian Noise Environments // IEEE Transactions on Wireless Communications. 2021. vol. 20. no. 5. pp. 3308–3320.
7. He Y., Zou, Li D., Yao R., Yang F., Song J. Adaptive Impulsive Noise Suppression: A Deep Learning-Based Parameters Estimation Approach // IEEE Transactions on Broadcasting. 2023. vol. 69. no. 2. pp. 505–515. DOI: 10.1109/TBC.2022.3224249.
8. Bejarano J.M.R., Miguel N.C., Ruiz Pinar F.J. MF-TDMA Scheduling Algorithm for Multi-Spot Beam Satellite Systems Based on Co-Channel Interference Evaluation // IEEE Access. 2018. vol. 7. pp. 4391–4399.
9. Паршуткин А.В., Маслаков П.А. Исследование помехоустойчивости современных стандартов спутниковой связи к воздействию нестационарных помех. Труды СПИИРАН. 2017. № 4(53). С. 159–177.
10. Паршуткин А.В., Бучинский Д.И. Модель функционирования канала спутниковой связи в условиях искажений служебной части кадров нестационарными помехами. Информатика и автоматизация. 2020. Т. 19. № 5. С. 967–990.
11. Агиевич С.Н., Борисов В.В., Дворников С.В., Луценко С.А. Предложения по оценке эффективности преднамеренных помех элементам синхронизации сигналов спутниковых систем // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2019. № 5–6. С. 114–120.
12. Луценко С.А. Подход к расчету энергетического выигрыша при постановке помех системе цикловой синхронизации спутниковых линий связи // Журнал радиоэлектроники. 2019. № 3. DOI: 10.30898/1684-1719.2019.3.14.
13. Бучинский Д.И., Паршуткин А.В. Модель воздействия нестационарных помех на кадровую синхронизацию спутниковой системы связи // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2019. № 671. С. 114–119.
14. Sormunen L., Puttonen J., Kurjenniemi J. System Level Modelling of DVB-S2X in High Throughput Satellite System // 36th International Communications Satellite Systems Conference (ICSSC 2018). 2018. pp. 1–4. DOI: 10.1049/cp.2018.1709.
15. ETSI EN 302 307 V1.2.1 Digital Video Broadcasting (DVB); Second Generation Framing Structure, Channel Coding and Modulation Systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and Other Broadband Satellite Applications. Part 2: DVB-S2 Extensions (DVB-S2X). 2020-02.
16. ETSI EN 301 545-2 V1.1.1 Digital Video Broadcasting (DVB); Second Generation DVB Interactive Satellite System (DVB-RCS2); Part 2: Lower Layers for Satellite Standard. 2012-01. 195 p. Available at: https://www.etsi.org/deliver/etsi_en/301500_301599/30154502/01.01.01_60/en_30154502v010101p.pdf (accessed 20.10.2023).
17. Касами Т., Токура Н., Ивадари Ё., Инагаки Я. Теория кодирования: Пер. с японского. М.: Мир, 1978. 576 с.
18. Madiman M., Marcus A., Tetali P. E Entropy and Set Cardinality Inequalities for Partition‐Determined Functions and Application to Sumsets // Random Structures and Algoritms. 2012. pp. 399–424.
19. Gaborit P., Zemor G. Asymptotic improvement of the Gilbert-Varshamov bound for binary linear codes. IEEE Transactions on Information Theory. 2008. vol. 54. no. 9. pp. 3865–3872.
20. Hao H., Chen J., Zhou Y. An Irregular Row Weight Problem Resolution for DVB-S2 LDPC Short Frame // 7th IEEE International Conference on Electronics Information and Emergency Communication (ICEIEC). 2017. pp. 45–48.
21. Zhou X., Cheng M., He X., Matsumoto T. Exact and Approximated Outage Probability Analyses for Decode-and-Forward Relaying System Allowing Intra-Link Errors. IEEE Transactions on Wireless Communications. 2014. vol. 13. no. 12. pp. 7062–7071. DOI: 10.1109/TWC.2014.2354337.
22. Lee P. Computation of the Bit Error Rate of Coherent M-ary PSK with Gray Code Bit Mapping. IEEE Transactions on Wireless Communications. 1986. vol. 34. no. 5. pp. 488–491.
Model of Satellite Communication Channel Functioning under Conditions of Episodic Synchronization with Pulse Interference Flows
Abstract
The article investigates the effect of pulse interference on information reception in conditions of episodic synchronization of frames of the physical level of a satellite communication channel with streams of radio pulses of unintended interference. An analytical model of the influence of pulse interference on the reception of information in a satellite communication channel under conditions of episodic synchronization of physical-level frames with pulse interference streams is proposed. Using the example of the DVB family of standards, the combined effect of noise and unintended impulse interference on the conditional error probabilities when receiving a synchro group, the service part of the header and the information part of the frame is shown. Estimates of the average number of frames of the physical level for the duration of the interval of episodic synchronization, the number of intervals of episodic synchronization and the proportion of elementary parcels in the frame exposed to interference, depending on the duration of the pulse interference, are given. It is shown that there are such relations between the duration of the interference pulse and the continuity of the sequence, in which the phenomenon of the episodic synchronization of physical-level frames with the flow of pulse interference has a significant impact on the functioning of the satellite communication channel. The dependences of the probability of erroneous reception of a frame of the physical level of a satellite communication channel on the signal-to-interference ratio at the fixed signal-to-noise ratio and on the duration of the interference pulse are obtained. It has been found that at high signal-to-noise ratios and the duration of the interference correlated with the duration of the service part of the frame, but significantly less than the duration of the frame, the probability of erroneous reception of the frame may be higher than at lower signal-to-noise ratios due to errors when receiving the service part of the frames.
Опубликован
Как цитировать
Раздел
Copyright (c) Андрей Викторович Паршуткин, Дмитрий Игоревич Бучинский, Юрий Николаевич Копалов
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями: Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу (Смотри The Effect of Open Access).