Журавлёва Любовь Михайловна – доктор технических наук, профессор кафедры автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте
Москва
Zhuravleva, Lyubov M. – D.Sc. (Eng), Professor at the Department of Rail Automatics, Telemechanics and Communication
Moscow
Нилов Михаил Алексеевич – инженер отдела развития пакетной сети
Москва
Nilov, Mikhail A. – Engineer of the Package Network Development Department
Moscow
Лошкарев Владимир Леонидович – инженер отдела наложенных сетей
Москва
Loshkarev, Vladimir L. – Engineer of the Overlay Networks Unit
Moscow
Левшунов Владислав Витальевич – инженер отдела внедрения
Москва
Levshunov, Vladislav V. – Engineer of the Innovation Introduction Unit
Moscow
В статье предложена методика оценки искажений радиосигнала от действия эффекта Доплера (ЭД) в условиях высокоскоростного движения поездов. Цель работы – разработка критериев оценки качества радиосвязи с подвижными объектами в условиях высокоскоростного движения поездов. Для этого предложена методика расчёта вероятности ошибки, возникающей в результате действия эффекта Доплера. Дано обоснование актуальности темы для железнодорожного транспорта, где посредством радиосвязи осуществляется управление движением поездов и обеспечение безопасности. Достижение требуемого качества радиосигналов является главной задачей. Особенно важна оценка качества при организации широкополосных каналов связи с машинистами подвижных составов с помощью сетей мобильной связи. Для решения этой задачи рассмотрена модель оценки качества радиосвязи в условиях действия ЭД. Искажения сигналов в радиоканале за счёт эффекта Доплера предложено оценивать с помощью приведённой дисперсии суммарной погрешности, которая состоит из двух составляющих: динамической и помеховой. Представлены расчёты суммарной приведённой погрешности сигнала и вероятности ошибки для скоростей движения выше 100 км/ч. Кроме того, даны оценки влияния ЭД на когерентный приёмник, в котором могут возникать ошибки за счёт изменений длительности радиоимпульсов.
Приведён анализ эффективности системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) приёмника как средства борьбы с ЭД. Для этого введено понятие мгновенного спектра паразитной частотной модуляции за счёт ЭД, и с помощью приведённой дисперсии суммарной погрешности рассчитано качество радиосвязи. Эффективность использования АПЧ доказана после сравнения оценок качества приёма с АПЧ и без него в виде отношения вероятностей ошибок. Сформулированы особенности использования мобильной связи на железнодорожном транспорте в условиях действия ЭД.
The article proposes a methodology for evaluating radio signal distortions caused by Doppler effect (DE; also, Doppler shift) under the conditions of highspeed train traffic (HSR, high-speed rail). The objective of the work is to develop criteria for assessing quality of radiocommunications with moving objects in HSR environment. For this, a technique is proposed for calculating the probability of an error arising from Doppler effect. A rationale for relevance of the topic is that radiocommunications are used on railways for controlling train traffic and ensuring safety and achieving required quality of radio signals is a major challenge. Quality assessment is especially important for organization of broadband communication channels with locomotive drivers using mobile networks. To solve this problem, a model for assessing quality of radiocommunication influenced by DE is considered. Distortions of signals in a radio channel due to DE are proposed to be estimated using the reduced dispersion of the total error, which consists of two components: dynamic and interference. Calculations of the total reduced signal error and the error probability for speeds above 100 km/h are described. Estimates of the effect of DE on a coherent receiver, in which errors may occur due to changes in duration of radio pulses, are suggested. Effectiveness of the receiver’s automatic frequency control (AFC) system is analysed as a means of challenging DE. For this, the concept of an instantaneous spectrum of parasitic frequency modulation due to DE was introduced and quality of radio communication was calculated using the reduced dispersion of the total error. The efficiency of using AFC has been proven after comparing the evaluations of reception quality with and without AFC in the form of the ratio of error probabilities. The features of the use of mobile communications on railways under the conditions of DE are formulated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.