Система автоматичного регулювання потужності передавача НВЧ для комбінованих мобільних цифрових тропосферно-радіорелейних станцій
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2021.84.40-47Ключові слова:
система автоматичного регулювання потужності передавача (АРПП), зворотний канал зв'язку, мобільна цифрова тропосферно-радіорелейна станція, тропосферний канал зв'язку, багатопроменеве поширення радіохвиль, флуктуації сигналів, завмирання сигналів, повільні завмирання, ресурсна ефективність, функція розподілу Релея-Райса, щільності ймовірностей законів розподілуАнотація
У статті досліджується адаптивна система автоматичного регулювання потужності передавача (АРПП). Система АРПП дозволяє компенсувати флуктуації сигналу, змінюючи потужність передавача так, щоб сигнал на прийомі залишався постійним. Використання АРПП актуально при роботі засобів зв'язку НВЧ діапазону по багатопроменевим каналам з завмираннями, якими є тропосферні канали зв'язку. Розглянуто застосування системи АРПП для перспективних комбінованих мобільних цифрових тропосферно-радіорелейних станцій (МЦТрРРС). У роботі відзначено, що найбільш ефективно система АРПП бореться з повільними, сезонними і «добового ходу» завмираннями. Однак наявність системи АРПП в цифрових тропосферних станціях зв'язку дозволяє також боротися з швидкими завмираннями, використовуючи короткочасне збільшення потужності передавача. Це дозволяє істотно зменшити час падіння рівня сигналу нижче порогового і тим самим підвищити надійність зв'язку. У статті наводиться наближений розрахунок часу запізнювання сигналу на трасах тропосферних ліній зв'язку. В роботі досліджені труднощі реалізації системи АРПП і показана можлива структурна схема такої системи для МЦТрРРС. Відзначено, що реалізацію системи АРПП ускладнює створення потужного передавача НВЧ, в тому числі і твердотільного, здатного, з одного боку забезпечити чималі межі зміни потужності при високому ККД, а з іншого боку – витримує пікові значення потужності, відповідні найбільш глибоким і тривалим завмиранням сигналу. Найбільш проблематичним є встановлення порогового значення ймовірності помилки і порогового рівня сигналу або відношення сигнал/(шум+завада). Також відзначено, що вимога правильного вибору порогу регулювання є певною складністю реалізації системи АРПП. У статті введено показник енергетичного виграшу власне самої системи АРПП станції НВЧ діапазону і представлені таблиці розрахунків цього показника для закону Релея-Райса, закону Релея і логарифмічно-нормального закону. Наведено вирази для нормованої кореляційної функції, радіусу тимчасової кореляції тропосферного каналу зв'язку, інтеграла ймовірності і функції розподілу Релея-Райса. У статті здійснено перехід від функції двох змінних до функції однієї змінної та функція розподілу Релея-Райса представляється через функції Бесселя першого роду. У роботі показана залежність розподілу амплітуд по закону Релея-Райса від надійності зв'язку. Наприкінці роботи запропоновано визначення порогового значення і діапазону регулювання потужності системи АРПП, в тому числі і для МЦТрРРС.
Посилання
Перелік посилань
Патент 112217 Україна. C2. Мобільна цифрова тропосферно-радіорелейна станція / Заявник і патентовласник Почерняєв В. М., Повхліб В. С.; заявл. 12.09.2014; опубл. 10.08.2016 // Бюл. № 15.
Патент 120288 Україна. Мобільна цифрова тропосферно-радіорелейна станція / Почерняєв В. М., Повхліб В. С., Зайченко В. В.; заявл. 29.08.2017; опублік. 11.11.2019 // Бюл. № 21.
Наритник Т. М. Цифрові тропосферні та радіорелейні лінії: основи розрахунку / Т. М. Наритник, В. М. Почерняєв, В. С. Повхліб // Одеса: ОНАЗ ім. О.С. Попова. — 2019. — c. 169.
Гостев В. И. Нечеткие регуляторы в системах автоматического управления / В. И. Гостев. — К. : «Радіоаматор». — 2008. — с. 972.
Payasi Y., Shrivastava A., Jain A. Negotiation based adaptive distributed power control algorithm in wireless communication system // 2015 International Conference on Computer, Communication and Control (IC4) (10-12 Sept. 2015). — Indore, India, 2015. — PP. 1-5. DOI: 10.1109/IC4.2015.7375575.
Bistritz I. and Bambos N. The Power of Consensus: Optimal Distributed Multichannel Wireless Transmitter Power Control // ICC 2019 - 2019 IEEE International Conference on Communications (ICC) (20-24 May 2019). — Shanghai, China, 2019. — PP. 1-6. DOI: 10.1109/ICC.2019.8761391.
Pal A. Transmit Power Reduction ≠ Proportional Power Savings: Applicability of Transmit Power Control in Large-Scale Wireless Sensor Networks // IEEE Internet of Things Magazine. — 2020. — Vol. 3, No. 1. — PP. 20-24. DOI: 10.1109/IOTM.0001.1900067.
Lee W., Kim M. and Cho D. Deep Power Control: Transmit Power Control Scheme Based on Convolutional Neural Network // IEEE Communications Letters. — 2018. — Vol. 22, No. 6. — PP. 1276-1279. DOI: 10.1109/LCOMM.2018.2825444.
Yang C. Channel Estimation for Inverse Power Control in Wireless Communication Networks // 2015 International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing (IIH-MSP) (23-25 Sept. 2015). — Adelaide, SA, Australia, 2015. — PP. 138-141. DOI: 10.1109/IIH-MSP.2015.26.
Singh K. Optimal Power Control in Decentralized Gaussian Multiple Access Channels // IEEE Communications Letters. — 2018. — Vol. 22, No. 9. — PP. 1938-1941. DOI: 10.1109/LCOMM.2018.2856240.
Shi J., Tao L., Chen M. and Yang Z. Power control for relay-assisted device-to-device communication underlaying cellular networks // 2015 International Conference on Wireless Communications & Signal Processing (WCSP) (15-17 Oct. 2015). — Nanjing, China, (2015). — PP. 1-6. DOI: 10.1109/WCSP.2015.7341217.
Feng C., Zhong Y., Quek T. Q. S. and Wu G. Power control in full duplex networks: Area spectrum efficiency and energy efficency // 2017 IEEE International Conference on Communications (ICC) (21-25 May 2017). — Paris, (2017). — PP. 1-6. DOI: 10.1109/ICC.2017.7997482.
Sharma M. K., Murthy C. R. and Vaze R. Asymptotically Optimal Uncoordinated Power Control Policies for Energy Harvesting Multiple Access Channels With Decoding Costs // IEEE Transactions on Communications. — 2019. — Vol. 67, No. 3. — PP. 2420-2435. DOI: 10.1109/TCOMM.2018.2879926.
Rasti M., Hasan M., Le L. B. and Hossain E. Distributed Uplink Power Control for Multi-Cell Cognitive Radio Networks // IEEE Transactions on Communications. — 2015. — Vol. 63, No. 3. — PP. 628-642. DOI: 10.1109/TCOMM.2015.2397885.
Eliardsson P., Wiklundh K., Axell E., Stenumgaard P. Mitigation of co-channel interference by transmit power control // 2015 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC) (16-22 Aug. 2015). — Dresden, Germany, 2015. — PP. 189-193. DOI: 10.1109/ISEMC.2015.7256156.
Немировский А. С. Борьба с замираниями при передаче аналоговых сигналов / А. С. Немировский. — М. : Радио и связь. — 1984. — c. 208.
Гусятинский И. А. Дальняя тропосферная радиосвязь / И. А. Гусятинский, А. С. Немировский, А. В. Соколов, В. Н. Троицкий. — М. : Связь. — 1968. — c. 248.
Стратонович Р. Л. Избранные вопросы теории флуктуации в радиотехнике / Р. Л. Стратонович. — М. : Сов. радио. — 1961. — c. 558.
Барк Л. С. Таблицы распределения Релея-Райса / Л. Н. Большев, П. И. Кузнецов, А. П. Черенков. — М. : ВЦ АН СССР. — 1964. — c.248.
Ватсон Г. Н. Теория бесселевых функций: ч. 1. / Г. Н. Ватсон. — М. : ИИЛ. — 1949. — c. 797.
Грей Э. Функции Бесселя и их приложения к физике и механике / Э. Грей, Г. Б. Мэтьюз. — М. : ИИЛ. — 1953. — c. 372.
Стратонович P. Л. Принципы адаптивного приема / P. Л. Стратонович. — М. : Сов. радио. — 1973. — c. 144.
References
Pochernyaev V. M., Povkhlib V. S. C2. Mobile digital tropospheric radio relay station. Patent 112217 Ukraine, application 12.09.2014, published on 08.10.2016. Bulletin №15.
Pochernyaev V. M., Povkhlib V. S, Zaichenko V. V. Mobile digital tropospheric radio relay station. Patent 120288 Ukraine, application 29.08.2017, published on 11.11.2019. Bulletin №21.
Narytnyk T. M., Pochernyaev V. M., Povkhlib V. S. (2019). Digital tropospheric and radio relay lines: basics of calculation. Odessa: ONAТ O.S.Popova, p.169. [In Ukrainian].
Gostev V.I. (2008). Fuzzy controllers in automatic control systems. K:"Radioamator", p. 972. [In Russian].
Payasi Y., Shrivastava A., Jain A. (2015). Negotiation based adaptive distributed power control algorithm in wireless communication system. 2015 International Conference on Computer, Communication and Control (IC4), Indore, India, pp. 1-5. DOI: 10.1109/IC4.2015.7375575.
Bistritz I. and Bambos N. (2019). The Power of Consensus: Optimal Distributed Multichannel Wireless Transmitter Power Control. ICC 2019 - 2019 IEEE International Conference on Communications (ICC), Shanghai, China, pp. 1-6. DOI: 10.1109/ICC.2019.8761391.
Pal A. (2020). Transmit Power Reduction ≠ Proportional Power Savings: Applicability of Transmit Power Control in Large-Scale Wireless Sensor Networks. IEEE Internet of Things Magazine, Vol. 3, No. 1, pp. 20-24. DOI: 10.1109/IOTM.0001.1900067.
Lee W., Kim M. and Cho D. (2018). Deep Power Control: Transmit Power Control Scheme Based on Convolutional Neural Network. IEEE Communications Letters, Vol. 22, No. 6, pp. 1276-1279. DOI: 10.1109/LCOMM.2018.2825444.
Yang C. (2015). Channel Estimation for Inverse Power Control in Wireless Communication Networks. 2015 International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing (IIH-MSP), Adelaide, SA, Australia, pp. 138-141. DOI: 10.1109/IIH-MSP.2015.26.
Singh K. (2018). Optimal Power Control in Decentralized Gaussian Multiple Access Channels. IEEE Communications Letters, Vol. 22, No. 9, pp. 1938-1941. DOI: 10.1109/LCOMM.2018.2856240.
Shi J., Tao L., Chen M. and Yang Z. (2015). Power control for relay-assisted device-to-device communication underlaying cellular networks. 2015 International Conference on Wireless Communications & Signal Processing (WCSP), Nanjing, China, pp. 1-6, DOI: 10.1109/WCSP.2015.7341217.
Feng C., Zhong Y., Quek T. Q. S. and Wu G. (2017). Power control in full duplex networks: Area spectrum efficiency and energy efficency. 2017 IEEE International Conference on Communications (ICC), Paris, pp. 1-6. DOI: 10.1109/ICC.2017.7997482.
Sharma M. K., Murthy C. R. and Vaze R. (2019). Asymptotically Optimal Uncoordinated Power Control Policies for Energy Harvesting Multiple Access Channels With Decoding Costs. IEEE Transactions on Communications, Vol. 67, No. 3, pp. 2420-2435. DOI: 10.1109/TCOMM.2018.2879926.
Rasti M., Hasan M., Le L. B. and Hossain E. (2015). Distributed Uplink Power Control for Multi-Cell Cognitive Radio Networks. IEEE Transactions on Communications, Vol. 63, No. 3, pp. 628-642. DOI: 10.1109/TCOMM.2015.2397885.
Eliardsson P., Wiklundh K., Axell E., Stenumgaard P. (2015). Mitigation of co-channel interference by transmit power control. 2015 IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility (EMC), Dresden, Germany, pp. 189-193. DOI: 10.1109/ISEMC.2015.7256156.
Nemirovsky A. S. (1984). Coping with fading in analog signal transmission. M.: Radio and communication, p.208. [In Russian].
Gusyatinsky I. A. (1968) Distant tropospheric radio communication, Moskow, Communication, p. 248. [In Russian].
Stratonovich R. L. (1961). Selected questions of the theory of fluctuations in radio engineering, Moskow, Soviet radio, p. 558. [In Russian].
Bark L. S. Bolshev L. N., Kuznetsov P. I., Cherenkov A. P. (1964). Rayleigh-Rice distribution tables., Мoskow, pp. 248. [In Russian].
Watson G. N. (1949) The theory of Bessel functions: part 1, Moskow, pp. 797. [In Russian].
Gray E., Matthews G.B. (1953) Bessel Functions and Their Applications to Physics and Mechanics, Moskow, IIL, pp. 372. [In Russian].
Stratonovich R. L. (1973) Principles of adaptive reception, Moskow, Soviet radio, pp. 144. [In Russian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 В. С. Повхліб, В. М. Почерняєв, Н. М. Сивкова
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
