ИССЛЕДОВАНИЕ ПОМЕХОВОГО ФОНА НА ВХОДЕ ПРИЕМНИКА СИСТЕМЫ БЛИЖНЕПОЛЬНОЙ МАГНИТНОЙ СВЯЗИ В ГОРОДСКИХ УСЛОВИЯХ

  • А.Н. Конев АО «НПП «Радиосвязь»
  • А.А. Комаров АО «НПП «Радиосвязь»
  • П.В. Луферчик АО «НПП «Радиосвязь»
  • П.В. Штро АО «НПП «Радиосвязь»
Ключевые слова: Ближнепольная магнитная связь, защищенная связь, помеховая обстановка на низких частотах

Аннотация

Ближнепольная магнитная связь (БПМС) обладает уникальными характеристиками, та-
кими как скрытность, защищенность канала связи, возможность прохождения сигнала через
абсолютное большинство препятствий без значимого затухания. БПМС может быть приме-
нена в интересах министерств и силовых структур Российской Федерации в таких сценариях
использования, где применение традиционной ЭМ связи является невозможным. Одной из задач,
в которых актуально применение БПМС, является обеспечение надежной беспроводной связи
для спасателей, пожарных, сотрудников МЧС при выполнении их профессиональной деятельно-
сти в условиях завалов, вызванных различными разрушениями городских строений. Стоит от-
метить, что в таких условиях, проводимость строительных материалов и почвы может ока-
зывать влияние на распространение не только электрического, но и магнитного поля. Дело в
том, что из-за проводимости таких материалов, при использовании связи на основе МИ, в ма-
териалах возникают вихревые токи, что приводит к возникновению вторичного магнитного
поля, находящегося в противофазе. При наложении двух полей возникают искажения, приводя-
щие к быстрому затуханию магнитного поля при прохождении через материал. Рассматри-
ваемая система не подвержена описанным выше эффектам. В данной статье приводятся ре-
зультаты экспериментальных исследований, направленных на изучение помеховой обстановки в
канале БПМС. Были проведены натурные эксперименты по измерению помеховой обстановки.
По полученым данным сделан вывод, что применение систем БПМС в городских условиях явля-
ется достаточно сложной задачей из-за характера помех, распространяющихся в канале та-
кого вида связи. Для эффективного применения БПМС требуется разработка устройств прие-
ма, обеспечивающих достаточно сильную фильтрацию сигналов вне выбранной полосы. Приме-
нение цифровой фильтрации в таких системах является первоочередной необходимостью.
Также, в таких системах, модулированный полезной информацией сигнал должен иметь узкую
полосу. Максимальной эффективности при использовании систем БПМС возможно добиться в
таких условиях, где наличие электрических кондуктивных помех сведено к минимуму: вдали от
электрифицированных поселений, в водной среде, под землей.

Литература

1. Pal K. Kant. Magnetic-Induction-Based Near-Field Communication: Connectivity for Short-Range
IoT Applications, IEEE Explore, IEEE Computer society. DOI: 10.1109/MC.2019.2892862.
2. Sharma A.K., Yadav S., Dandu S.N., Kumar V., Sengupta J., Dhok S.B., and Kumar S. Magnetic
Induction-Based Non-Conventional Media Communications: A Review, IEEE Sensors
Journal, April 2017, Vol. 17, pp. 926-940. DOI: 10.1109/JSEN.2016.2640190.
3. Hott M., Hoeher P.A. Underwater Communication Employing High-Sensitive Magnetic Field
Detectors, IEEE Access, September 2020, Vol. 8, pp. 177385-177394. DOI: 10.1109/
ACCESS.2020.3026623.
4. Vlasov A.A., Rodionov A.Yu. Perspektivy ispol'zovaniya sistem podvodnoy kommunikatsii na
osnove magnitnoy induktsii (obzor) [Prospects for the use of underwater communication systems
based on magnetic induction (review)].
5. Zhi Sun, Pu Wang, Mehmet C. Vuran, Mznah A. Al-Rodhaan, Abdullah M. Al-Dhelaan, Ian F.
Akyildiz. Mise-PIPE: Magnetic induction-based wireless sensor networks for underground
pipeline monitoring, Ad Hoc Networks, 2011, No. 9 (3), pp. 218-227. DOI: 10.1016/j.adhoc.
2010.10.006.
6. Kisseleff, S., Akyildiz I.F., and Gerstacker W.H. Digital signal transmission in magnetic induction
based wireless underground sensor networks, IEEE Transactions on Communications,
2015, Vol. 63, No. 6, pp. 2300-2311.
7. Yuzhou Li, Shengnan Wang, Cheng Jin, Yu Zhang, Tao Jiang. A survey of underwater magnetic
induction. communications: fundamental issues, recent advances, and challenges, IEEE
Communications Surveys & Tutorials, 2019, Vol. 21 (3), pp. 2466-2487. DOI: 10.1109/
COMST.2019.2897610.
8. Gulbahar B. and Akan O.B. A communication theoretical modeling and analysis of underwater
magneto-inductive wireless channels, IEEE Transactions on Wireless Communications, 2012,
Vol. 11, No. 9, pp. 3326–3334.
9. Guo H., Sun, Z. and Wang P. On reliability of underwater magnetic induction communications
with tri-axis coils, ICC 2019-2019 IEEE International Conference on Communications (ICC).
IEEE, 2019, pp. 1-6.
10. Telford W., Geldart L., Sheriff R. Applied Geophysics. – Cambridge University Press, 1990.
[Online]. Available: https://books.google.co.in/books?id= Q8ogAwAAQBAJ.
11. Sojdehei J.J., Wrathall P.N., Dinn D.F. Magneto-inductive (MI) communications, Proc.
MTS/IEEE Oceans, 2001, No. (11), pp. 513-519. DOI: 10.1109/OCEANS.2001.968775.
12. Xin Tan, Zhi Sun, Ian F. Akyildiz. Wireless underground sensor networks: MI-based communication
systems for underground applications, IEEE MAP, 2015, Vol. 57 (4), pp. 74-87. DOI:
10.1109/MAP.2015.-2453917.
13. Guo H. Performance Analysis of Near-Field Magnetic Induction Communication in Extreme
Environments, Progress In Electromagnetics Research Letters, 2020, Vol. 90, pp. 77-83.
14. Sogade J., Vichabian Y., Vandiver A., Reppert P.M., Coles D., Morgan F.D. Electromagnetic
cave-to-surface mapping system, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 2004, Vol. 42 (4),
pp. 754-763.
15. GOST R 51317.4.16-2000 – Sovmestimost' tekhnicheskikh sredstv elektromagnitnaya.
Ustoychivost' k konduktivnykh pomekham v polose chastot ot 0 do 150 kGts. Trebovaniya i
metody ispytaniy [GOST R 51317.4.16-2000 – Electromagnetic compatibility of technical
means. Resistance to conductive interference in the frequency band from 0 to 150 kHz.
Requirements and test methods]. Moscow: IPK Izd-vo standartov, 2001.
16. Babitskii A.N., Belyaev B.A., Boev N.M. and Izotov A.V. Low noise wideband thin-film magnetometer,
IEEE Sensors 2017, conference proceedings, 2017, pp. 316-318. DOI:
10.1109/ICSENS.2017.8233972.
17. Binbin Chai, Xin Zhang, Jinhong Wang. A Test of Magnetic Induction Communication from
Air to Sea. 2018 OCEANS – MTS/IEEE Kobe Techno-Oceans (OTO), Conference Paper
Publisher, IEEE, 2018. DOI: 10.1109/OCEANSKOBE.2018.8559464.
18. Shvarts B.A. Operativnaya besprovodnaya induktivnaya svyaz' vnutri predpriyatiya (Osnovy
teorii rascheta) [Operational wireless inductive communication within the enterprise (Fundamentals
of calculation theory)]. 2nd ed., revised and suppl. Moscow: Svyaz', 1978, 208 p.
19. Gulati R.K., Pal A., Kant K. Experimental Evaluation of a Near-Field Magnetic Induction
Based Communication System, IEEE Explore 2019, conference processing. DOI:
10.1109/WCNC.2019.8885541.
20. Tumanski S. Induction coil sensors – a review, Measurement Science and Technology. January
2007, Vol. 18, No. 3.
Опубликован
2022-12-27
Выпуск
Раздел
РАЗДЕЛ III. СВЯЗЬ, НАВИГАЦИЯ И РАДИОЛОКАЦИЯ