Цифрове діаграммоутворення

Це пов'язано з тим, що з ростом відхилення напрямку візування на ДВ від нормалі решітки збільшуються неадекватність оцінки енергетики прийнятих сигналів. На рис. 3.5 представлені спектральні оцінки за методом Бартлета для кутового положення ДВ 0 а) і -40⁰ б) при зневазі (пунктирна лінія) і у випадку повної компенсації (суцільна лінія) взаємного впливу К1 АЕ (К1=К=R). Крім того, з ростом кутової координати збільшується і зсув її оцінки.

а) б)

Рис. 3.5. Оцінки Бартлета для кутових положень ДВ а) 0⁰ і б) -40⁰ при зневазі (пунктирна лінія) і компенсації (суцільна лінія) взаємного впливу К1 АЕ (К1=К=R).

На рис. 3.6 зазначений зсув представлений у залежності від числа (0, 2, 4, 6, 7) АЕ, вплив яких враховується в обчислювальних процедурах. По вертикалі в градусах відкладений зсув оцінки, по горизонталі - кутова координата ДВ у градусах.

У випадку кількох рівнопотужних ДВ спектральна оцінка по методу Бартлета при взаємному впливі має ті ж характеристики що і для односигнальної ситуації (див. рис. 1.8, на якому представлена оцінка для двох ДВ із кутовими координатами 0 і 30⁰).

Рис. 3.6. Зсув оцінки за методом Бартлета у залежності від числа АЕ,

вплив яких враховується.

Як було відзначено, метод Кейпона (5) за своїми властивостями займає проміжне місце між методом Бартлета та проекційними методами надрелеївського розрізнення.

Розглянемо спектральні оцінки для двох рівнопотужних сигналів, що надходять з напрямків та , отримані за допомогою методу Кейпона (5). На відміну від оцінок за методом Бартлета, вони менш чутливі до відповідності прийнятої моделі компенсації взаємного впливу реальному числу взаємодіючих АЕ. На рис. 3.4 наведені оцінки за методом Кейпона: суцільною лінією - при відсутності взаємного впливу, крапками - при впливі 8 АЕ, пунктиром - відповідно при урахуванні 5, 6, 7 із 8 АЕ, що впливають (відповідно рис. 3.7 а-в). По-вертикалі відкладений відгук ЦАР на два рівнопотужних сигнали, що надходять з напрямків і .

а) б) в)

Рис. 3.7. Оцінки за методом Кейпона у залежності від числа АЕ,

вплив яких враховується.

Розглянуті вище спектральні оцінки, отримані за умов відсутності шуму. Для прийнятих припущень про шумову компоненту сигналів, ці оцінки можна вважати асимптотичними. Однак, на практиці для формування КМ (4) необхідно використовувати не нескінченну сигнальну вибірку, а обмеженої довжини.

На рис. 3.8 наведені зсуви оцінок кута напрямку прийому одиничного сигналу за методом відповідно Кейпона при компенсації взаємного впливу 0, 2, 4, 6 АЕ при довжині вибірки - 300, ВСШ на вході приймальних каналів 12 дБ. По вертикалі в градусах відкладений зсув оцінки, по горизонталі - напрямок приходу сигналу в градусах.

При впливі шуму, наприклад, коли ВСШ становить 12 дБ за потужністю, метод Кейпона не дозволяє розрізнити два рівнопотужних сигнали з зазначеними раніше кутовими координатами (, ). Як і в випадку відсутності взаємного впливу каналів, на властивості оцінки за методом Кейпона впливає ефективна довжина антени (кількість каналів ЦАР), ВСШ на вході приймальних каналів та довжина сигнальної вибірки.

Рис. 3.8. Зсув оцінки за методом Кейпона у залежності від числа АЕ,

вплив яких враховується.

Розрізнення сигналів можливо зі збільшенням їх мінімального кутового рознесення, наприклад, при кутових координатах, рівних відповідно та . Для порівняння на рис. 3.9 наведені оцінки за методами: а) - Бартлета, б) - Кейпона, в) - MUSIC при компенсації взаємного впливу 6-и каналів з 8-и (пунктирна лінія), при компенсації впливу 8-и каналів з 8-и (суцільна лінія), за умови відсутності урахування взаємного впливу (лінія крапками). По-вертикалі відкладений відгук лінійної ЦАР на два рівнопотужних сигнали, що надходять з напрямків та , з ВСШ на вході приймальних каналів, рівним 12 дБ за потужністю, для довжини вибірки 300 відліків. У випадку оцінки за методом Бартлета сигнали не розрізнюються. Серед методів Кейпона та MUSIC найбільш чутливим до відповідності прийнятої моделі компенсації взаємного впливу реальному числу взаємодіючих АЕ є метод Кейпона.

На властивостях оцінок за методом Кейпона з урахуванням взаємного впливу каналів ЦАР прояв зміни ВСШ та довжини сигнальної вибірки має той же характер, що і без врахування ефекту взаємного впливу. Основну роль відіграє відповідність числа каналів, вплив яких компенсується при обробці сигналів, кількості каналів решітки, що реально впливають. Чим менше кутове рознесення сигналів, тим більше повинна бути ця відповідність.

а) б) в)

Рис. 3.9. Оцінки за методами: а) - Бартлета, б) - Кейпона, в) - MUSIC.

3.3. Використання запропонованої методики на прикладі плоскої ЦАР при роздільній обробці інформації

Згідно п. 1.3., при проведенні роздільної обробки інформації в системі зв'язку з ЦДУ на базі плоскої ЦАР врахування взаємного впливу АЕ можливо проводити незалежно за двома площинами. Для прикладу, на рис. 20 наведені спектральні оцінки за методами Бартлета та Кейпона для 2 ДВ з кутовими координатами в 2 площинах відповідно: 1 ДВ - (-12; -5)⁰; 2 ДВ - (-8; 10)⁰.

Рис. 3.10. Оцінки за методами Бартлета та Кейпона в 2 площинах при моделюванні обробки інформації в плоскій ЦАР типу “Хреста Мілса”.

При цьому розглядалась плоска ЦАР типу “Хреста Мілса”.

При аналізі отриманих спектральних оцінок підтвердились основні положення про властивості методів, що використовуються.

3.4 Перспективи розвитку цифрового сегменту системи зв'язку з цифровою антенною решіткою

На сьогодні, у системах зв'язку подвійного призначення основний акцент став зміщатися на впровадження технології програмної архітектури радіозасобів (Software Defined Radio, SDR). Як відзначалося в [33], вона дозволяє забезпечити роботу з різними стандартами і протоколами зв'язку, їх оперативною заміну на нові, оптимізацію архітектури обладнання за ресурсами та функціональністю під конкретну розв'язувану задачу.

У підтвердження цього, навесні 2008 р. у рамках празького симпозіуму "Інформаційні системи і технології" [34] відбулася презентація проекту TACOMS POST-2000 [35]. Він розглядається в якості методології інтелектуальних телекомунікацій, покликаних забезпечити для НАТО можливість ведення коаліційних мережецентричних операцій. Відповідну групу стандартів в ініціативному порядку розробляють вчені та промисловці 15 країн. Стандарти проекту TACOMS POST-2000 засновані на підтримці протоколів тактичного Інтернету (від ІРv4 до ІРv6) з використанням наземних, повітряних і космічних ретрансляторів. Серед основних переваг TACOMS POST-2000 слід зазначити: можливість передачі файлів, відео- і інших мультимедійних даних; підтримку глобальної мобільності за рахунок абсолютної адресації всіх користувачів в адресному просторі ІРv6; велику ємність абонентських каналів, їх взаємну сумісність; захищеність каналів передачі даних при високій швидкості трафіку (до 1 Гбіт/с).

Проект спрямований на реалізацію концепції представлення бойових систем як інтеграції мереж сенсорних засобів, мереж вузлів управління та вогневих комплексів. Вони будуються на SDR-системах, і в рамках індустріальної консультативної групи НАТО NІAG зараз вивчаються можливості створення відповідної технічної бази SDR силами 10 країн НАТО. Головна перевага SDR на даному етапі - можливість домогтися сумісності різнотипних пристроїв.

Одним з технічних аспектів реалізації розглянутої технології є розвиток відповідної елементної бази, у тому числі програмувальних логічних інтегральних схем (ПЛІС). Слід зазначити, що використання ПЛІС у порівнянні з цифровими сигнальними процесорами в модулях ЦОС, дозволяє жорстко синхронізувати покрокове виконання алгоритмів ЦОС у багатоканальних системах завдяки відмові від використання апаратних переривань.

На ринку України в інтересах відомчих структур вітчизняний виробник масштабно використовує ПЛИС фірми Xilinx (США), наприклад: ОАО “ЧеЗаРа” в оптичних модемах застосовує ПЛІС Virtex-2, а фірма “Пульсар-ЛТД” (м. Дніпропетровськ) аналогічної серії - у модулях ЦОС. З огляду на це, далі доцільно більш докладно зупиниться на ПЛІС Virtex з архітектурою FPGA (Field Programmable Gate Arrays) [33].

Сімейство Virtex дозволяє реалізувати високопродуктивні, великої ємності, цифрові пристрої на одному кристалі. Різке збільшення ефективності реалізацій досягнуто завдяки новій архітектурі, більш ефективної для розміщення і трасування елементів. Усе це дозволяє використовувати кристали Virtex як альтернативу масочно-програмованим вентильним матрицям [36].

Створене на основі досвіду, придбаного при розробках попередніх серій FPGA, сімейство Virtex є революційним кроком вперед, що визначає нові стандарти у виробництві програмованої логіки. Поєднуючи велике розмаїття нових системних властивостей, ієрархію високошвидкісних і гнучких трасировочних ресурсів з передовою технологією виготовлення “кремнію”, сімейство Virtex надає розробнику широкі можливості реалізації швидкодіючих, великий логічної ємності цифрових пристроїв, при значному зниженні часу розробки.

Основними особливостями архітектури кристалів сімейства Virtex є гнучкість і регулярність. Кристали складаються з матриці конфігурованого логічного блоку (КЛБ), що оточена програмувальними блоками вводу-виводу (БВВ). Усі з'єднання між основними елементами (КЛБ, БВВ) здійснюються за допомогою набору ієрархічних високошвидкісних програмованих трасировочних ресурсів. Наявність таких ресурсів дозволяє реалізовувати на кристалі сімейства Virtex навіть самі об'ємні та складні проекти. Кристали сімейства Virtex виконуються на основі статичного ОЗП (Static Random Access Memory - SRAM), тому функціонування кристалів визначається конфігураційними даними, що завантажуються у внутрішні осередки пам'яті. Конфігураційні дані можуть завантажуватися в кристал кількома способами. У ведучому послідовному режимі (Master Serial) завантаження здійснюється з зовнішнього ПЗП і цілком керується самою FPGA Virtex. В інших режимах керування завантаженням здійснюється зовнішніми пристроями.

Конфігураційні дані створюються користувачем за допомогою програмного забезпечення проектування, наприклад: Xilinx Foundation і Alliance Series. Програмне забезпечення містить у собі схемне та текстове введення, моделювання, автоматичне та ручне розміщення, трасування, створення, завантаження та верифікацію завантажувальних даних.

На відміну від попередніх сімейств ПЛІС Xilinx, у серіях Virtex і Spartan градація по швидкодії позначається класом, а не затримкою на логічний осередок. Відповідно, у сімействах Virtex і Spartan чим більше клас, тим вище швидкодія.

З'єднання між КЛБ здійснюється за допомогою головних трасировочних матриць (ГТМ). У свою чергу, ГТМ - це матриця програмувальних транзисторних 2-спрямованих перемикачів, розташованих на перетинанні горизонтальних і вертикальних ліній зв'язку. Кожен КЛБ оточений локальними лініями зв'язку, що дозволяють здійснити з'єднання з матрицею ГТМ. Інтерфейс вводу-виводу VersaRing створює додаткові трасировочні ресурси по периферії кристала. Ці траси поліпшують загальну “трасируємість” пристрою та можливості трасування після закріплення електричних ланцюгів до конкретних контактів.

На сьогодні, фірма Xilinx позиціонує останнє сімейство цієї серії - Virtex-6, що оптимізовано для використання у високотехнологічній апаратурі. У його склад входять 2 підродини, що включають 9 кристалів різної логічної ємності:

- LXT - оптимізовано для виконання високопродуктивних логічних операцій і реалізації високошвидкісних послідовних інтерфейсів;

- SXT - оптимізовано для виконання високопродуктивних операцій ЦОС і реалізації високошвидкісних послідовних інтерфейсів.

Узагальнені параметри кристалів сімейства Virtex-6 представлені на рис. 3.19. При цьому, до основних особливості Virtex-6 варто віднести:

- 40-нм КМОП-технологію виробництва;

- напруга живлення ядра: 1,0 В або 0,9 В;

- зниження енергоспоживання до 50% у порівнянні з Virtex-5;

- підтримку великої кількості стандартів вводу-виводу, у тому числі:

o прийом/передача даних зі швидкістю 1,4 Гбіт/с по кожній диференціальній парі контактів;

o підтримка 1,2 і 2,5-В стандартів вводу-виводу;

o програмована затримка вводу-виводу;

o цифровий контроль імпедансу;

- новий логічний осередок з 6-входовими таблицями LUT (Look-Up Table) і двома тригерами;

- наявність великого числа апаратних ядер:

o GTX - 6,5 Гбіт/с прийомо-передавачі;

o Модуль PCI-Express c підтримкою 8-lane Gen1 (2,5 Гбіт/с) і 4-lane Gen2 (5,0 Гбіт/с);

o DSP48E1 - блок ЦОС, що складається з 25x18 множників, 48-бітового акумулятору, передсуматору та регістрів для конвеєризації;

o TEMAC - 10/100/1000 Мбіт/ Ethernet-контролер;

o Block RAM - блок пам'яті ємністю 36 кбіт, який можливо конфігурувати по 2 блоки по 18 кбіт;

o MMCMT - блок керування та синтезу сигналів синхронізації;

o System Monitor - блок моніторингу напруг живлення та температури, як усередині кристала, так і на зовнішніх мікросхемах;

- шифрування конфігураційної послідовності за алгоритмом 256-бітовий AES.

У цілому, фірма Xilinx пропонує розробникам не тільки самі ПЛІС, але і варіанти платформ, які можливо адаптувати під різні додатки [36].

Однак, для реалізації всього потенціалу SDR, як відзначалося в серії доповідей, необхідно, щоб розроблювачі чітко дотримувались вимог стандартів щодо конвертації вихідних програмних кодів у формат Software Communications Architecture (SCA). Це стосується не тільки мови високого рівня, але й програмування архітектури ПЛІС (наприклад, мовою VHDL), а також IP-блоків для ПЛІС сторонніх розроблювачів.

SCA-правила виконання проекту SDR вимагають модульної побудови програмного забезпечення (ПО), а також структурують модульні інтерфейси. Істотно, що засіб радіозв'язку не зможе пройти сертифікацію по стандартах НАТО без надання відповідно оформлених відкритих текстових кодів ПО SDR і прошивання ПЛІС. Відкриті тексти опису архітектури ПЛІС не тільки дозволять забезпечити надійність функціонування пристрою, але і спростять проблеми сумісності на міжнаціональному рівні, особливо при багатонаціональних розробках. Крім того, ефективніше охороняються права на інтелектуальну власність, оскільки простіше виявляти запозичення фрагментів чужих кодів. Звичайно, такий рівень відкритості повинний супроводжуватися попереднім патентуванням ПО згідно з національним законодавством. Хоча і вважається, що норми SCA досить складні для виконання, і ця архітектура не позбавлена визначених недоліків, однак поки для розробки платформ SDR нічого кращого не придумано.

Для аналізу можливостей практичної реалізації технологій ЦДУ на базі ЦАР і SDR та перспективних методів ЦОС в якості прототипу можливо обрати пристрій для реєстрації, цифрової обробки та синтезу аналогових сигналів із частотою дискретизації до 100 МГц ADC100AS2 (надалі - модуль ЦОС) фірми "Пульсар-ЛТД." (м. Дніпропетровськ, Україна) [37]. При цьому, для зниження економічних витрат проводилось тестування існуючих модулів ЦОС з інтерфейсом PCІ, що дозволяє застосовувати їх зі звичайним ПК. Зазначений пристрій ADC100AS2 (рис. 3.14) призначений для перетворення аналогових сигналів в цифрові коди, зберігання цих кодів і передачі їх по шині PCI. Аналогова частина пристрою зібрана на основі мікросхем АЦП AD9432 (12-Bit, 105 MSPS) фірми Analog Devices (США).

Модуль ЦОС підтримує режим роботи із зовнішньою або внутрішньою синхронізацією запуску процесу дискретизації, а також видачу синхроімпульсу запуску зовнішнього процесу. Встановлений на платі ЦАП і окрема буферна пам'ять ЦАП дозволяє синтезувати сигнал довільної форми з частотою дискретизації до 100 МГц. Разом з модулем поставляється відкрите програмне забезпечення.

Згідно [38], в ході проведення експериментальних досліджень було виявлено низку недоліків демонстраційного програмного забезпечення, які частково були усунуті:

1. Зроблено збереження існуючої конфігурації програми в іnі-файл (дозволило зберігати будь-який параметр у будь-якому місці програми, без прив'язки до порядку проходження параметрів, що зберігаються).

2. Введено збереження параметрів DACBіtRate, SampleRate, SіgnalPolarіty при запису до файлу образа сигналу.

3. Усунуто помилку в процедурі відкриття файлу образу сигналу (відкривався тільки файл, що був останній раз збережений).

4. Раніше до файлу образу сигналу записувалася вся вибірка з буферу АЦП. Тепер можна зберігати вибірку заданої довжини (наприклад, тільки відображуваної області вікна перегляду).

5. Внаслідок того, що програма не генерує всі необхідні типи сигналів, додатково введено можливість зчитування файлу образу сигналу, який був створений за допомогою іншого програмного забезпечення, наприклад, в пакеті MathCad.

6. До модернізації відбувалася помилка при спробі завантажувати 262144 відліку з файлу з меншим числом відліків. Тому змінена процедура зчитування з файлу образу сигналу, що дозволяє завантажувати до буферів ЦАП (АЦП) не 262144 відліків (повний розмір буферу), а кількість за довжиною файлу.

7. При завантаженні образу сигналу з файлу було неможливо відправити його в буфер ЦАП (це не було передбачено зовсім). Відповідно, доданий новий пункт у контекстне меню закладки ЦАП для можливості вибору крім заздалегідь прописаних типів сигналів любого образу сигналу.

8. В середині буфера відображення тепер можна здійснювати перегляд з кроком 1 або 10 відліків. Також додано переміщення на 100 відліків.

9. В режимі зовнішній синхронізації замість 128 значень регулювання порога синхронізації введено 4096 значень.

10. Здійснено можливість вибору необхідного розміру буфера АЦП і ЦАП.

11. Введено можливість компенсувати програмним шляхом зсув "нуля" (Offset) АЦП для вхідних сигналів і записаних у буфер.

12. З метою розширення функціональних можливостей програми "WІ_DO_Oscіlloscope" внесено зміни, що дозволяють проводити подальшу модернізацію програми. Зокрема, додані модулі частотного детектора та демонстрації проведення спектральної оцінки за методом Бартлета та MUSIC, а також одночасної роботи з кількома модулями в разі спільної обробки інформації.

Для підтвердження можливості реалізації технологій цифрового діаграмоутворення на базі цифрових антенних решіток (ЦАР), множиного входу - множиного виходу (МІМО) [39], а також ЦОС на основі надрелеївського розрізнення сигналів у частотній або часовій області, були створені кілька варіантів макетів пасивних та активних ЦАР, Один з них складається з 4-х ізотропних та 4-х спрямованих антенних елементів, які розміщені на відстані не більше л/2. Особливість розташування антенних елементів дозволяє проводити обробку сигналів з різною поляризацією.

В якості джерела сигналу використовувалась РРС Р-415 НВ з активним блоком прийомо-передавача діапазону Н (80...120 МГц). Інший варіант передбачав використання модуля ЦОС з підсилювачем потужності в якості джерела сигналу. Для побудови підсилювача потужності була обрана схема широкосмугового підсилювача з використанням ВЧ-транзисторів типу КТ-603 Б виготовлення "military". Зазначена модифікація дозволила отримати вихідну потужність порядку 200-300 мВт.

В ході експериментів також досліджувались можливості апаратної компенсації Offset АЦП модулів ЦОС, зовнішнього синхрозапуску кількох модулів в інтересах розподільної обробки інформації, роботи по асинхронним та жорстко синхронізованим каналам зв'язку.

В цілому, отримані результати співпали з даними статистичного моделювання та напівнатурних експериментів. Привертає увагу реалізований на базі модулів ЦОС варіант спільної обробки інформації за напрямком та частотою. При цьому здійснювалась оцінка напрямку приходу сигналу (рис.3.11.) з одночасним декодуванням повідомлень, що передавались багаточастотними сигналами типу N-OFDM (OFDM).

Рис. 3.11. Спектральна оцінка за методами Бартлета та MUSIC, яка отримана за допомогою макету ЦАР.

На основі проведених досліджень зроблений висновок, що при розробці перспективних модулів ЦОС вітчизняного виробництва необхідно враховувати обмеження, які пов'язані з технічними особливостями АDС100АS2:

- неможливість вибору тактової частоти АЦП (ЦАП) зі значенням, яке жорстко забезпечує роботу з потоками кратними Е1;

- спостерігається нестабільність коректного зчитування даних в цикловому режимі при виборі тактової частоти АЦП (ЦАП) з коефіцієнтом ділення К>32;

- при виконанні синтезу аналогового сигналу в циклічному режимі спостерігається переривання сигналу, яке обумовлено перехідними процесами під час роботи з кінцем та початком роботи з буфером ЦАП;

- режим прямого доступу до пам'яті ПК реалізований лише при проведені оцифровки вхідного сигналу;

- в даному варіанті виконання АDС100АS2 відсутня розв'язка між ланцюгами ВЧ-входів (виходів) та самою платою модулів ЦОС;

- відсутня можливість програмного вибору опору ВЧ-входу (виходу), який має жорстко встановлене значення 50 Ом;

- програмне забезпечення, що є в комплекті поставки АDС100АS2, не забезпечує одночасну роботу з кількома модулями, а також не дозволяє використовувати модулі ЦОС з відкритим програмним забезпеченням;

- необхідно орієнтуватись на використання ПЛІС більш перспективних серій.

Таким чином, отриманий досвід використання модулів ЦОС вітчизняного виробництва дозволяє виділити можливі напрямки наукових досліджень:

1. Модернізація існуючих і створення нових засобів зв`язку відомчого призначення з використанням перспективних технологій цифрової обробки сигналів на вітчизняній елементній базі.

2. Дослідження напрямків створення систем зв'язку відомчого призначення на базі систем широкосмугового доступу.

3. Розробка методів підвищення пропускної спроможності систем зв'язку відомчого призначення на базі надрелеївського розрізнення сигналів.

4. Розробка методів підвищення пропускної спроможності каналів зв'язку в системах зв`язку відомчого призначення за рахунок використання поляризованих сигналів.

5. Дослідження напрямків створення систем зв'язку відомчого призначення на основі цифрового діаграмоутворення, множинного входу - множинного виходу.

6. Дослідження напрямків створення мультистандартних уніфікованих систем зв'язку відомчого призначення на основі програмної реконфігурації обладнання.

Висновки

Для забезпечення можливості застосування методики компенсації взаємного впливу при розгляді ЦАР з довільною геометрією запропонований варіант апроксимації її площини розкриву до площини розкриву лінійної або плоскої решітки з перерахуванням КВВ та відстані між АЕ.

На основі проведеного аналізу, можливо визначити особливості компенсації взаємного впливу АЕ ЦАР. Вплив змін ВСШ та довжини сигнальної вибірки на властивості спектрального оцінювання, з врахуванням взаємного впливу каналів ЦАР, має той же характер, що й без врахування ефекту взаємного впливу. Основну роль при цьому відіграє відповідність кількості каналів, вплив яких компенсується при обробці сигналів, та кількості каналів решітки, які реально впливають. Чим менше кутове рознесення сигналів, тим більше повинна бути ця відповідність.

При моделюванні обробки інформації в плоскій ЦАР отримані спектральних оцінок підтвердили основні положення про властивості методів, що використовуються.

Для практичної реалізації ЦОС з процедурою компенсації взаємного впливу АЕ ЦАР проведено аналіз перспектив розвитку елементної бази цифрового сегменту системи зв'язку подвійного призначення з цифровим діаграмоутворенням. При цьому основний акцент зроблений на дослідження модулів ЦОС вітчизняного виробництва.

ВИСНОВКИ

Застосування цифрового діаграмоутворення з програмною реконфігурацією архітектури систем і засобів телекомунікацій, надрелеївського розрізнення сигналів дозволить істотно підвищити пропускну спроможність та завадостійкість систем зв'язку.

Спільне оцінювання кількох параметрів сигналів є основним режимом роботи системи зв'язку подвійного призначення з ЦДУ. Використання операцій торцевих добутків матриць дозволяє проведення багатокоординатних вимірів з єдиних позицій та є основою для багатомірного узагальнення будь-яких однокоординатних процедур, у тому числі й врахування взаємного впливу каналів. При цьому, без втрати спільності, відгук антенної решітки можна розвинути на випадок трьох, чотирьох і більше координат (параметрів).

Особливої уваги заслуговують нові підходи до алгоритмічної обробки сигналів на основі методів спектрального аналізу. Їхня реалізація пов'язана з аналізом стійкості до впливу різного роду дестабілізуючих чинників.

Істотно вагомий негативний прояв має ефект взаємного впливу АЕ каналів ЦАР. У результаті взаємодії випромінювачів можуть істотно змінюватись спрямовані властивості й енергетичні характеристики антени в порівнянні з характеристиками, визначеними без врахування взаємного впливу.

Врахування взаємного впливу антенних елементів решітки дозволяє більш точно сфокусувати діаграму спрямованості решітки, знизити побічний вплив на решту інших радіоелектронних засобів, підвищити рівень розвідзахищенності системи зв'язку в цілому.

Запропонована методика компенсації взаємного впливу антенних елементів цифрової антенної решітки може бути розвинута на любий тип геометрії решітки в тому числі й при проведені багатокоординатних вимірів.

Для розрахунку рамкових або кругових антенних елементів цифрової антенної решітки необхідно лише перерахувати матрицю коефіцієнтів взаємного впливу та визначити кількість елементів, для яких необхідно виконати зазначену компенсацію.

Особливістю запропонованої методики є можливість її виконання перед основними операціями ЦОС. Для збільшення швидкодії цифрового сегменту матриця коефіцієнтів взаємного впливу може бути розрахована попередньо, а її значення занесені до постійного запам'ятовуючого пристрою.

Для перевірки працездатності запропонованого підходу щодо врахування взаємного впливу АЕ ЦАР проведено математичне моделювання в пакеті Mathcad.

В ході досліджень аналізувались три можливих варіанти обробки сигналів: перший - відноситься до випадку відсутності взаємного впливу; другий - коли діаграма спрямованості лінійної цифрової антенної решітки формується при впливі обмеженої кількості антенної елементів решітки; третій - при компенсації взаємного впливу всіх антенних елементів.

На основі проведеного аналізу, можливо визначити особливості компенсації взаємного впливу АЕ ЦАР. Вплив змін ВСШ та довжини сигнальної вибірки на властивості спектрального оцінювання, з врахуванням взаємного впливу каналів ЦАР, має той же характер, що й без врахування ефекту взаємного впливу. Основну роль при цьому відіграє відповідність кількості каналів, вплив яких компенсується при обробці сигналів, та кількості каналів решітки, які реально впливають. Чим менше кутове рознесення сигналів, тим більше повинна бути ця відповідність.

При моделюванні обробки інформації в плоскій ЦАР отримані спектральних оцінок підтвердили основні положення про властивості методів, що використовуються.

Для практичної реалізації ЦОС з процедурою компенсації взаємного впливу АЕ ЦАР проведено аналіз перспектив розвитку елементної бази цифрового сегменту системи зв'язку подвійного призначення з цифровим діаграмоутворенням. При цьому основний акцент зроблений на дослідження особливостей модулів ЦОС вітчизняного виробництва.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

The Path to 4G Mobile. - Communications Week International, Issue 260, 5 March 2001.

Слюсар В. Ультразвуковая техника на пороге третьего тысячелетия.- ЭЛЕКТРОНИКА: НТВ, 1999, № 5, с. 50-53.

Слюсар В. Цифровое формирование луча в системах связи: будущее рождается сегодня. - ЭЛЕКТРОНИКА: НТВ, 2001, № 1, с. 6-12.

Слюсар В. Цифровые антенные решетки: будущее радиолокации. - ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2001, № 3, с. 42-46.

Слюсар В. Схемотехника цифрового диаграммообразования. Модульные решения. - ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2002, № 1, с. 46-52.

Слюсар В.І. Ультразвуковая техника на пороге третьего тысячелетия.// Электроника: НТБ. - 1999. - №1. - С. 50-53.

Tsunami II - final report. 98-0798, Leatherhead, August 1998, ISBN 0-7008-0682-2, 71 pp - http://www.era.co.uk/techserv/pubs/p980798.html

Марпл C.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения/ Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. - 584 с.

Сверхбольшие интегральные схемы и современная обработка сигналов: Пер. с англ./ Под ред. С. Гуна, Х. Уайтхауса, Т. Кайлата. - М.: Радио и связь, 1989. - 472 с.

Варюхин В. А. Основы теории многоканального анализа. - К.: ВА ПВО СВ, 1993. - 171 с.

Дрогалин В.В., Меркулов В.И., Родзивилов В.А., Федоров И.Б., Чернов М.В. Алгоритмы оценивания угловых координат источников излучений, основанные на методах спектрального анализа// Зарубежная радиоэлектроника. -№2. - 1998. - С. 3-17.

Джонсон Д.Х. Применение методов спектрального оценивания к задачам определения угловых координат источников излучения// ТИИЭР. -1982. - Т. 70. №9. - С. 126-139.

Кейпон, Гринфилд, Комер. Обработка данных большой сейсмической группы способом многомерного максимального правдоподобия// ТИИЭР. - 1967. - т.55. - №2. - С. 66.

Кейпон Дж. Пространственно-временной спектральный анализ с высоким разрешением// ТИИЭР. - 1969. -т.57. - №8. - С. 69-79.

Слюсар І.І. Особливості кутової пеленгації в оглядово-прицільних РЛС з цифровим діаграмоутворенням при компенсації взаємного впливу каналів// Артиллерийское и стрелковое вооружение: Международный научн.-техн. сб. - К.: НТЦ АСВ, 2003. - №. 7. - С. 19 - 24.

Слюсар І.І. Врахування взаємного впливу каналів в системах зв'язку з адаптивними антенними решітками// Вісник ЖІТІ. - Житомир: ЖІТІ.-2001. - Вип. № 18. С. 72-75.

Svantesson T. Direction Finding in the Presence of Mutual Coupling. - http://db.s2.chalmers.se/download/theses/lic_307.pdf.

Fistas N., Manikas A. A new General Global Array Calibration Method. - http://skynet.ee.ic.ac.uk/papers/.

Svantesson T. Direction Finding in the Presence of Mutual Coupling. - http://db.s2.chalmers.se/download/theses/lic_307.pdf.

Лобкова Л.М., Проценко М.Б., Посный О.А. Взаимные сопротивления излучения круглых рамок в малоэлементных антенных решетках// Радиоэлектроника. - 1999. - Т. 42. - № 2. - С. 27-32. (Изв. высш. учеб. заведений).

Millar J. Equations from “Yagi Antenna Design” by Jim Lawson. - http://mathcad.adeptscience.co.uk/mcadlib/apps/lawson.mcd.

Драбкин А.Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г., Антенно-фидерные устройства. Издание 2 переработанное и дополненное. - М.: “Советское радио”, 1974. - С. 93-97.

Винокуров А., Макеев Ю. Станции тропосферной связи// - К.: Зброя та полювання. -№ 11(16). - 2000. - С. 23.

Слюсар В. И. Идеология построения мультистандартных базовых станций перспективных систем связи// Радиоэлектроника. (Изв. высш. учеб. завед.). - 2001. - № 4. - С. 3-12.

Слюсар В.И. Быстродействующие АЦП: достижения и перспективы// Радиоэлектроника (Изв. высш. учебн. завед.). - 2000. - №3. - С. 42-46.

Гольцова М. Быстродействующие широкоплосные ЦАП// Электроника: Наука, Технология, Бизнес. - 2001. -№ 2. - С. 24-28.

Слюсарь И.И. Раздел 4. Кн.2 Прил. отчета по НИР// Итоговый отчет по НИР “Альфа”. - Киев: ОАО “Укрспецтехника”. - 2002. - С. 28-46.

Слюсар В.И., Слюсарь И.И. Совместное оценивание нескольких параметров сигналов в системах связи с цифровым диаграммобразованием//Сб. научных трудов по материалам 7-го Международного молодежного форума “Радиоэлектроника и молодежь в ХХІ веке”. - Харьков: ХНУРЭ. -2003. - С. 128.

Слюсар В.И. Торцевые произведения матриц в радиолокационных приложениях// Радиоэлектроника (Изв. высш. учебн. завед.). - 1998. - №3. - С. 71-75.

Бард Й. Нелинейное оценивание параметров. - М.: “Статистика”, 1979. - 349 с.

http:// www.ittc.ukans.edu/RDRN/Overview.html.

Патент України № 52454 A, МПК⁷ G 01S 13/00 A. Спосіб формування характеристики спрямованості активної цифрової антенної решітки з врахуванням взаємного впливу каналів// І.І. Слюсар, В.І. Слюсар - № 2002054340; Заявлено 27.05.02; Опубл. 16.12.02, Бюл. № 12.

Слюсар І.І., Уткін Ю.В., Дубик А.М., Масесов М.О. Реалізація перспективних телекомунікаційних технологій та методів цифрової обробки сигналів на вітчизняній елементній базі.// Інформаційні інфраструктура і технології. - Полтава: ПВІЗ, 2007. - № 2. - С. 32-36.

Слюсар В.И. Військовий зв'язок країн НАТО: проблеми сучасних технологій.// Електроніка: Наука, Технологія, Бізнес. - 20

Слюсар І.І., Уткін Ю.В., Дубик А.М., Масесов М.О. Реалізація перспективних телекомунікаційних технологій та методів цифрової обробки сигналів на вітчизняній елементній базі// Інформаційні інфраструктура і технології. - Полтава: ПВІЗ, 2007. - №2. - С.32-36.

Слюсар В.И. SMART-антенны. Цифровые антенные решетки (ЦАР). MIMO-системы на базе ЦАР// В книзі "Широкополосные беспроводные сети передачи информации". Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С.Л., Шахнович И.В. - М.: Техносфера. - 2005. - С. 507-569.