uprinmatusИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроениеProceedings of the Southwest State University. Series: IT Management, Computer Science, Computer Engineering. Medical Equipment Engineering2223-1536Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1536-2022-12-4-41-63uprinmatus-77Research ArticleМЕХАТРОНИКА, РОБОТОТЕХНИКАMECHATRONICS, ROBOTICSМетод параметрического синтеза систем обеспечения электромагнитного доступа средств радиомониторинга источников радиоизлучения с квадратурной амплитудной модуляцией спутниковых систем связиMethod of Parametric Synthesis of Systems for Providing Electromagnetic Access for Radio Monitoring Facilities of Radio Emission Sources with Quadrate Amplitude Modulation of Satellite Communication SystemsБабанинИ. Г.BabaninI. G.

Бабанин Иван Геннадьевич, канд. технических наук, доцент каф. космического приборостроения и систем связи

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

 

Ivan G. Babanin, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor of the Department of Space Instrumentation and Communication Systems

50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

 

babanin_ivan@bk.ruМухинИ. Е.MukhinI. E.

Мухин Иван Ефимович, д-р технических наук, ст. науч. сотрудник, генеральный конструктор специальных проектов

ул. Запольная 47, г. Курск 305040

Ivan E. Mukhin, Dr. of Sci. (Engineering), Senior Researcher, General Designer of Special Projects

47 Zapolnaya Str., Kursk 305040

makskatol21@yandex.ruБабанинаЕ. Ю.BabaninaE. Yu.

Бабанина Екатерина Юрьевна, студент каф. космического приборостроения и систем связи

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Ekaterina Yu. Babanina, Student of the Department of Space Instrumentation and Communication Systems 

50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

babanina@internet.ruХмелевскаяА. В.KhmelevskayaA. V.

Хмелевская Алена Валентиновна, ст. преп. каф. космического приборостроения и систем связи

ул. 50 лет Октября 94, г. Курск 305040

Alena V. Khmelevskaya, Senior Lecturer of the Department of Space Instrumentation and Communication Systems

50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040

aquarel85@mail.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian FederationАкционерное общество «Авиаавтоматика» имени В. В. ТарасоваРоссияJoint-stock company "Aviaavtomatika" named after V. V. TarasovaRussian Federation2022100520231244163Copyright © Бабанин И.Г., Мухин И.Е., Бабанина Е.Ю., Хмелевская А.В., 20232023Бабанин И.Г., Мухин И.Е., Бабанина Е.Ю., Хмелевская А.В.Babanin I.G., Mukhin I.E., Babanina E.Y., Khmelevskaya A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://uprinmatus.elpub.ru/jour/article/view/77

Цель исследования - разработка метода параметрического синтеза систем обеспечения электромагнитного доступа средств радиомониторинга источников радиоизлучения с квадратурной амплитудной модуляцией различной позиционности спутниковых систем связи.

Методы

Методы. При проведении исследований и разработке метода синтеза системы обеспечения электромагнитного доступа использовались методы теории вероятностей, математической статистики, статистической радиотехники и вычислительная математика. В качестве принятых допущений рассмотрены сигнальные созвездия с квадратурной амплитудной модуляцией позиционностью L не более 256 и неравнов- номерностью Х = 1. Данное решение обосновано их использованием в современных и перспективных спутниковых радиосистемах передачи информации. В работе все результаты вероятности достоверности принятых данных средствами радиомониторинга отражены для случая с жестким принятием решений.

Результаты

Результаты. Разработаны математические модели зависимости эквивалентных энергетических потерь в структурно-функциональных узлах от дестабилизирующих факторов при заданной вероятности достоверности приёма на символ сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией; определена интегральная оценка качества ведения радиомониторинга фиксированных и подвижных спутниковых линий связи; произведена оценка стоимости создания на отечественной и иностранной базах таких радиотехнических трактов, как антенно-фидерный, приёмно-селектирующий, демодулирующий; разработана процедура параметрического синтеза систем обеспечения электромагнитного доступа средств радиомониторинга к ресурсам спутниковых линий связи, учитывающая показатели эффективности обеспечения электромагнитного доступа.

Выводы

Выводы. Представлен метод параметрического синтеза систем обеспечения электромагнитного доступа средств радиомониторинга цифровых спутниковых линий связи со сложными видами модуляции, отличающийся от известных учетом энергетических потерь в структурно-функциональных узлах, ранее пренебрегаемых из-за их низкого влияния, связанного с малыми скоростями обмена данных.

The purpose of research development of a method for parametric synthesis of systems for providing electromagnetic access by means of radio monitoring of radio emission sources with quadrature amplitude modulation of various positioning of satellite communication systems.

Methods

Methods. Probability theory, mathematical statistics, statistical radio engineering and computational mathematics were used in conducting research and developing a method for synthesizing an electromagnetic access system. Signal constellations with quadrature amplitude modulation with positivity L no more than 256 and nonuniformity X = 1 are considered as accepted assumptions. This decision is justified by their use in modern and promising satellite radio systems for information transmission. In the paper, all the results of the probability of reliability of the received data by means of radio monitoring are reflected for the case of rigid decision-making.

Results

Results. Mathematical models of the dependence of equivalent energy losses in structural and functional nodes on destabilizing factors have been developed for a given probability of reliability of receiving signals with quadrature amplitude modulation on the symbol; an integral assessment of the quality of radio monitoring of fixed and mobile satellite communication lines has been determined; the cost of creating such radio engineering paths as antenna-feeder on domestic and foreign bases has been estimated., receiving-selecting, demodulating; A procedure has been developed for parametric synthesis of systems for providing electromagnetic access of radio monitoring facilities to the resources of satellite communication lines, taking into account the efficiency indicators of providing electromagnetic access.

Conclusion

Conclusion. The scientific work presents a method of parametric synthesis of systems for providing electromagnetic access to radio monitoring means of digital satellite communication lines with complex types of modulation, which differs from the known ones by taking into account energy losses in structural and functional units previously neglected due to their low influence associated with low data exchange rates.

параметрический синтезсистема обеспечения электромагнитного доступарадиомониторингквадратурная амплитудная модуляцияспутниковые системы связицелевой эффект операциисовокупные затратыэффективность создания новых элементов системывероятность достижения целиэнергетические потеридостоверность принятых данныхparametric synthesiselectromagnetic access systemradio monitoringquadrature amplitude modulationsatellite communication systemstarget effect of the operationtotal costsefficiency of creating new system elementsprobability of achieving the goalenergy lossesreliability of received dataReferencesДовбня В. Г. Системы радиоприёма цифровых линий связи: монография. М.: Радиотехника, 2012. 184 с.Dovbnya V. G. Sistemy radiopriema tsifrovykh linii svyazi [Radio reception systems of digital communication lines]. Moscow, Radiotekhnika Publ., 2012. 184 p.Мухин И. Е., Хмелевская А. В., Бабанин И. Г. Методологические основы синтеза систем обеспечения электромагнитного доступа средствами радиомониторинга современных систем телекоммуникаций: монография / Юго-Западный гос. ун-т. Курск, 2016. 316 с.Mukhin I. E., Khmelevskaya A. V., Babanin I. G. Metodologicheskie osnovy sinteza sistem obespecheniya elektromagnitnogo dostupa sredstvami radiomonitoringa sovremennykh sistem telekommunikatsii [Methodological foundations of the synthesis of electromagnetic access systems by means of radio monitoring of modern telecommunications systems]. Kursk, Southwest State University Publ., 2016. 316 p.Исследование целесообразности применения средств компенсации дестабилизирующих факторов в спутниковом радиоканале при передаче сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией различной позиционности / И. Г. Бабанин, А. Н. Шевцов, А. Н. Щитов, А. А. Токарева // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2015. № 4 (17). С. 30-34.Babanin I. G., Shevtsov A. N., Shchitov A. N., Tokareva A. A. Issledovanie tselesoobraznosti primeneniya sredstv kompensatsii destabiliziruyushchikh faktorov v sputnikovom radiokanale pri peredache signalov s kvadraturnoi amplitudnoi modulyatsiei razlichnoi pozitsionnosti [Investigation of the feasibility of using means of compensation for destabilizing factors in a satellite radio channel when transmitting signals with quadrature amplitude modulation of various positionality]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika, informatika. Meditsinskoe priborostroenie = Proceedings of the Southwest State University. Series: Control, Computer Engineering, Information Science. Medical Instruments Engineering, 2015, no. 4 (17), pp. 30-34.Оценка помехоустойчивости беспроводных цифровых систем связи при воздействии помех по побочным каналам приема / В. Г. Довбня, А. А. Гуламов, И. Г. Бабанин, Д. С. Коптев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2018. Т. 8, № 3 (28). С. 35-40.Dovbnya V. G., Gulamov A. A., Babanin I. G., Koptev D. S. Otsenka pomekhoustoichivosti besprovodnykh tsifrovykh sistem svyazi pri vozdeistvii pomekh po pobochnym kanalam priema [Evaluation of the noise immunity of wireless digital communication systems under the influence of interference through secondary reception channels]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika, informatika. Meditsinskoe priborostroenie = Proceedings of the Southwest State University. Series: Control, Computer Engineering, Information Science. Medical Instruments Engineering, 2018, vol. 8, no. 3 (28), pp. 35-40.Томакова Р. А., Шаталова О. В., Томаков М. В. Теоретико-множественный подход и теория графов в обработке сложноструктурируемых изображений: монография / Юго-Западный гос. ун-т. Курск, 2012. 117 с.Tomakova R. A., Shatalova O. V., Tomakov M. V. Teoretiko-mnozhestvennyi podkhod i teoriya grafov v obrabotke slozhnostrukturiruemykh izobrazhenii [Set-theoretic approach and graph theory in the processing of complex structured images]. Kursk, Southwest State University Publ., 2012. 117 p.Богомазов А. Ю., Бабанин И. Г., Мухин И. Е. Расчет эквивалентных энергетических потерь в ионосфере при приеме сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией различной позиционности // T-Comm: телекоммуникации и транспорт. 2014. Т. 8, № 3. С. 31-35.Bogomazov A. Yu., Babanin I. G., Mukhin I. E. Raschet ekvivalentnykh energeticheskikh poter' v ionosfere pri prieme signalov s kvadraturnoi amplitudnoi modulyatsiei razlichnoi pozitsionnosti [Calculation of equivalent energy losses in the ionosphere when receiving signals with quadrature amplitude modulation of various positionality]. T-Comm: telekommunikatsii i transport = T-Comm: Telecommunications and Transport, 2014, vol. 8, no. 3, pp. 31-35.Богомазов А. Ю., Коптев Д. С., Бабанин И. Г. Исследование влияния дестабилизирующих факторов в спутниковом радиоканале при приеме сигналов с ФМ-2 и ФМ-4 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2016. № 2 (19). С. 24-34.Bogomazov A. Yu., Koptev D. S., Babanin I. G. Issledovanie vliyaniya destabiliziruyushchikh faktorov v sputnikovom radiokanale pri prieme signalov s FM-2 i FM-4 [Investigation of the influence of destabilizing factors in the satellite radio channel when receiving signals from FM-2 and FM-4]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika, informatika. Meditsinskoe priborostroenie = Proceedings of the Southwest State University. Series: Control, Computer Engineering, Information Science. Medical Instruments Engineering, 2016, no. 2 (19), pp. 24-34.Тяпкин С. А., Мухин И. Е., Коптев Д. С. Анализ существующих методов и возможные пути повышения эффективности системы диагностирования двигателей летательных аппаратов // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2020. Т. 10, № 2. С. 41-57.Tyapkin S. A., Mukhin I. E., Koptev D. S. Analiz sushchestvuyushchikh metodov i vozmozhnye puti povysheniya effektivnosti sistemy diagnostirovaniya dvigatelei letatel'nykh apparatov [Analysis of existing methods and possible ways to improve the efficiency of the aircraft engine diagnostics system]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika, informatika. Meditsinskoe priborostroenie = Proceedings of the Southwest State University. Series: Control, Computer Engineering, Information Science. Medical Instruments Engineering, 2020, vol. 10, no. 2, pp. 41-57.Довбня В. Г., Коптев Д. С. Влияние качества функционирования гетеродинов на помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией // Радиотехника. 2020. Т. 84, № 9 (17). С. 40-48.Dovbnya V. G., Koptev D. S. Vliyanie kachestva funktsionirovaniya geterodinov na pomekhoustoichivost' priema signalov s kvadraturnoi amplitudnoi modulyatsiei [Influence of the quality of functioning of heterodynes on the noise immunity of receiving signals with quadrature amplitude modulation]. Radiotekhnika = Radio Engineering, 2020, vol. 84, no. 9 (17), pp. 40-48.Тяпкин С. А., Мухин И. Е., Коптев Д. С. Метод совместного применения показателя структуры вибросигнала и известных результатов идентификационных измерений в задачах превентивного обнаружения неисправностей авиационных двигателей // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2020. Т. 10, № 2. С. 58-68.Tyapkin S. A., Mukhin I. E., Koptev D. S. Metod sovmestnogo primeneniya pokazatelya struktury vibrosignala i izvestnykh rezul'tatov identifikatsionnykh izmerenii v zadachakh preventivnogo obnaruzheniya neispravnostei aviatsionnykh dvigatelei [Method of joint application of the vibration signal structure indicator and known results of identification measurements in the tasks of preventive fault detection of aircraft engines]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika, informatika. Meditsinskoe priborostroenie = Proceedings of the Southwest State University. Series: Control, Computer Engineering, Information Science. Medical Instruments Engineering, 2020, vol. 10, no. 2, pp. 58-68.Лезин Ю. С. Оптимальные фильтры и накопители импульсных сигналов. М.: Советское радио, 1969. 447 с.Lezin Yu. S. Optimal'nye fil'try i nakopiteli impul'snykh signalov [Optimal filters and pulse signal accumulators]. Moscow, Sovetskoe radio Publ., 1969. 447 p.Бабанин И. Г. Процедура проектирования фильтров частотной селекции с учетом эквивалентных энергетических потерь в радиоприемных устройствах высокоскоростных радиосистем передачи информации: дис. ... канд. техн. наук. Курск, 2018. 166 с.Babanin I. G. Protsedura proektirovaniya fil'trov chastotnoi selektsii s uchetom ekvivalentnykh energeticheskikh poter' v radiopriemnykh ustroistvakh vysokoskorostnykh radiosistem peredachi informatsii. Diss. kand. tekhn. nauk [The procedure for designing frequency selection filters taking into account equivalent energy losses in radio receivers of highspeed radio information transmission systems. Cand. techn. sci. diss.]. Kursk, 2018. 166 p.Мухин И. Е., Бабанин И. Г. Определение эквивалентных энергетических потерь полосовых фильтров, вызванных неравномерностью фазочастотной характеристики, при приёме сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2012. № 2-3. С. 129-133.Mukhin I. E., Babanin I. G. Opredelenie ekvivalentnykh energeticheskikh poter' polosovykh fil'trov, vyzvannykh neravnomernost'yu fazochastotnoi kharakteristiki, pri prieme signalov s kvadraturnoi amplitudnoi modulyatsiei [Determination of equivalent energy losses of bandpass filters caused by uneven phase-frequency characteristics when receiving signals with quadrature amplitude modulation]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika, informatika. Meditsinskoe priborostroenie = Proceedings of the Southwest State University. Series: Control, Computer Engineering, Information Science. Medical Instruments Engineering, 2012, no. 2-3, pp. 129-133.Хотынюк С. С., Бабанин И. Г. Способ определения эквивалентных энергетических потерь симметричных фильтров частотной селекции с конечной импульсной характеристикой в высокоскоростных радиосистемах // Известия Юго-Западного государственного университета. 2013. № 3 (48). С. 70-73.Khotynyuk S. S., Babanin I. G. Sposob opredeleniya ekvivalentnykh energeticheskikh poter' simmetrichnykh fil'trov chastotnoi selektsii s konechnoi impul'snoi kharakteristikoi v vysokoskorostnykh radiosistemakh [A method for determining equivalent energy losses of symmetric frequency selection filters with finite impulse response in high-speed radio systems]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika, informatika. Meditsinskoe priborostroenie = Proceedings of the Southwest State University. Series: Control, Computer Engineering, Information Science. Medical Instruments Engineering, 2013, no. 3 (48), pp. 70-73.Оценка влияния неравномерности амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик спутникового радиоканала на когерентный приём фазомодулированных сигналов малой позиционности / И. Г. Бабанин, А. Н. Шевцов, А. Н. Щитов, Д. С. Коптев // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2018. Т. 12, № 6. С. 9-17.Babanin I. G., Shevtsov A. N., Shchitov A. N., Koptev D. S. Otsenka vliyaniya neravnomernosti amplitudno-chastotnoi i fazo-chastotnoi kharakteristik sputnikovogo radiokanala na kogerentnyi priem fazomodulirovannykh signalov maloi pozitsionnosti [Evaluation of the influence of the unevenness of the amplitude-frequency and phase-frequency characteristics of a satellite radio channel on the coherent reception of phase-modulated signals of low positivity]. T-Comm: Telekommunikatsii i transport = T-Comm: Telecommunications and Transport, 2018, vol. 12, no. 6, pp. 9-17.Analytical evaluation of equivalent energy loss in causal frequency selection filters in the processing of quadrature amplitude modulation signals / V. G. Andronov, I. E. Mukhin, I. G. Babanin, A. E. Sevryukov, D. S. Koptev, A. A. Chuev // Journal of Physics: Conference Series. Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020. P. 32006.Andronov V. G., Mukhin I. E., Babanin I. G., Sevryukov A. E., Koptev D. S., Chuev A. A. Analytical evaluation of equivalent energy loss in causal frequency selection filters in the processing of quadrature amplitude modulation signals. Journal of Physics: Conference Series. Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020, p. 32006.Довбня В. Г., Севрюков А. Е. Влияние нелинейных искажений на помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2015. № 3 (16). С. 49-55.Dovbnya V. G., Sevryukov A. E. Vliyanie nelineinykh iskazhenii na pomekho- ustoichivost' priema signalov s kvadraturnoi amplitudnoi manipulyatsiei [Influence of nonlinear distortions on the noise stability of receiving signals with quadrature amplitude manipulation]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Upravlenie, vychislitel'naya tekhnika, informatika. Meditsinskoe priborostroenie = Proceedings of the Southwest State University. Series: Control, Computer Engineering, Information Science. Medical Instruments Engineering, 2015, no. 3 (16), pp. 49-55.Довбня В. Г., Севрюков А. Е. Влияние нелинейных искажений на помехоустойчивость приема сигналов с квадратурной амплитудной манипуляцией // Проектирование и технология электронных средств. 2016. № 1. С. 14-19.Dovbnya V. G., Sevryukov A. E. Vliyanie nelineinykh iskazhenii na pomekhoustoichivost' priema signalov s kvadraturnoi amplitudnoi manipulyatsiei [Influence of nonlinear distortions on the noise stability of receiving signals with quadrature amplitude manipulation]. Proektirovanie i tekhnologiya elektronnykh sredstv = Design and Technology of Electronic Means, 2016, no. 1, pp. 14-19.Процедура оценки влияния неидеальности параметров оптимального демодулирующего устройства системы приема сигналов с квадратурной амплитудной модуляцией различной позиционности и коэффициента неравномерности сигнального созвездия на эквивалентные энергетические потери / И. Г. Бабанин, Н. Ю. Михайлова, А. И. Николаенко, Д. С. Коптев // Радиотехника. 2019. Т. 83, № 10 (16). С. 60-69.Babanin I. G., Mikhailova N. Yu., Nikolaenko A. I., Koptev D. S. Protsedura otsenki vliyaniya neideal'nosti parametrov optimal'nogo demo-duliruyushchego ustroistva sistemy priema signalov s kvadraturnoi amplitudnoi modulyatsiei razlichnoi pozitsionnosti i koeffitsienta neravnomernosti signal'nogo sozvezdiya na ekvivalentnye energeticheskie poteri [The procedure for assessing the effect of the imperfection of the parameters of the optimal demodulating device of a signal reception system with quadrature amplitude modulation of various positionality and the coefficient of unevenness of the signal constellation on equivalent energy losses]. Radiotekhnika = Radio Engineering, 2019, vol. 83, no. 10 (16), pp. 60-69.Довбня В. Г., Севрюков А. Е. Влияние качества функционирования системы тактовой синхронизации на помехоустойчивость приема КАМ-сигналов // Проектирование и технология электронных средств. 2015. № 4. С. 24-28.Dovbnya V. G., Sevryukov A. E. Vliyanie kachestva funktsionirovaniya sistemy taktovoi sinkhronizatsii na pomekhoustoichivost' priema KAM-signalov [Influence of the quality of clock synchronization system functioning on the noise immunity of receiving CAM signals]. Proektirovanie i tekhnologiya elektronnykh sredstv = Design and Technology of Electronic Means, 2015, no. 4, pp. 24-28.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.