Введение к работе
Актуальность темы. Одной из основных операций контроллеров базовых станций является цифровая обработка информации, которая включает в себя операции обработки информации и операции борьбы с эхосигналами.
Для повышения эффективности работы указанных выше контроллеров необходимо, во-первых, разработать методы формирования сигналов с повышенными энергетическими показателями и, во-вторых, разработать методы эхокомпенсации не критичными к корреляционным связям.
Большой вклад в решение проблемы работы адаптивной фильтрации внесли работы отечественных авторов: С.А. Курицина, А.Д. Снегова, ЯЗ. Цыпкина, Р.Л. Стратановича, В.И. Тихонова, а также работы зарубежных авторов - Г. Бостельмана, М.И. Сондхи, Д.А. Беркли и многих других.
Известные методы адаптивной фильтрации, хотя и широко распространены, обладают рядом недостатков.
Так, при реализации адаптивного фильтра в качестве эхокомпенсатора иногда может возникать ситуация, когда передаваемая последовательность сигналов оказывается коррелированной с принимаемой последовательностью. В этом случае адаптивный эхокомпенсатор будет компенсировать и принимаемый сигнал.
Даже при использовании в эхокомпенсаторе модели эхотракта в виде адаптивного трансверсального фильтра требуется большое количество операций умножения и сложения, выполняемых за интервал дискретизации. В случае использования табличных эхокомпенсаторов необходим большой объем памяти, в которой хранятся все возможные ранее вычисленные варианты эхосигналов.
Алгоритмы, основанные на использовании компенсационного метода, требуют осуществления операций свертки, которые сложны, а устройства их реализующие характеризуются большим уровнем не скомпенсированного эхосигнала. Не решены вопросы уменьшения уровня недокомпенсированного эхосигнала при наличии принимаемого сигнала и шума, поступающего из канала связи.
Существует другой подход в адаптивной фильтрации, основанный на использовании инвариантов, которые являются неизменными при преобразовании пространств и представляемых в них систем. Инвариантом называется объект, который остается неизменным при преобразовании пространств. Неизменная величина необходима для однозначной идентификации объекта в различных системах координат.
Таким образом, тензор является инвариантом для геометрического объекта, проекции которого в разных системах координат связаны между собой линейным законом.
Автором тензорной методики анализа сложных систем является американский ученый Крон. Он впервые использовал понятие инвариантов для анализа электрических систем и сетей. Однако многие работы Крона
строились на эмпирическом подходе и на практике не имели должного применения.
Одним из первых, кто развил теорию инвариантов для обработки информации по управлению, стал доктор технических наук, профессор М.Н. Петров. Его многочисленные монографии и научные статьи, посвященные решению данной проблемы, хорошо известны и используются специалистами.
В работах доктора технических наук, профессора В.В Лебедянцева найдено, что для любого линейного четырехполюсника при нулевом сдвиге отношение длинн векторов на входе и выходе есть величина постоянная.
Инвариант, основанный на равенстве отношений комплексных спектров, включает в себя в виде частного случая инвариант, основанный на равенстве отношений длинн векторов на входе и выходе линейного четырехполюсника.
Перечисленные выше методы адаптивной эхокомпенсации используются, в основном, для борьбы с эхосигналами в оборудовании xDSL.
Однако, нерешенной задачей является использование инвариантных методов обработки и компенсации сигналов эха в контроллерах базовых станций. Нерешенной задачей является также комплекс задач по улучшению эффективности работы контроллеров базовых станций.
Цель работы: Основной целью работы является повышение эффективности работы контроллеров базовых станций на основе разработанных методов обработки информации с повышенными энергетическими показателями и разработка инвариантных методов эхокомпенсации.
В соответствии с поставленной целью в работе последовательно решаются следующие основные задачи:
- анализ работы основных узлов контроллера базовых станций: задающего генератора, эхокомпенсатора Уидроу, работа которых основана на идентификации параметров неизвестной системы;
синтез алгоритмов обработки информации в инвариантных эхо компенсаторах с защитным временным интервалом;
синтез алгоритмов обработки информации в инвариантных эхокомпенсаторах без защитного временного интервала;
техническая реализация различных структур адаптивных эхо компенсаторов и усилителей мощности контроллера базовых станций.
Методы исследования. В работе использовался математический аппарат теории вероятностей, линейной алгебры, вычислительной математики и цифровой обработки информации. Экспериментальное исследование разработанных инвариантных алгоритмов проводилось на физических и математических моделях с помощью натуральных испытаний и методом статистического моделирования на ЭВМ.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработан адаптивный метод обработки информации в эхокомпенсаторах первого порядка некритичный к корреляционным связям
встречных направлений.
Разработан адаптивный метод эхокомпенсации второго порядка, позволивший увеличить защищенность на 5 дБ по сравнению с традиционными методами обработки информации.
На основе разработанных методов обработки информации синтезирована структура контроллеров базовых станций, позволяющая повысить эффективность их работы.
С использованием имитационной и физической моделей показано, что предложенные методы обработки информации позволяют снизить вероятность появления ошибки на приеме и увеличить КПД по сравнению с традиционно используемыми системами.
Практическая ценность. Реализация результатов исследования систем обработки информации позволит на практике добиться существенного снижения влияния корреляционных связей информационных сигналов различных направлений на качество работы дуплексной системы обработки информации, уменьшить уровень собственных шумов и, тем самым уменьшить вероятность ошибки, а также улучшить энергетические показатели базовых станций.
Внедрение результатов. Исследования, проведенные в ходе работы над темой диссертации, являются составной частью НИР по теме «Фундаментальные аспекты новых информационных и ресурсосберегающих технологий». Получены акты о внедрении результатов в производственную и учебную деятельность: Сибирский филиал ОАО «МегаФон», ГОУ ВПО «СибГУТИ».
Апробация работы. Результаты, полученные в работе на разных этапах ее выполнения докладывались и обсуждались на:
Научно-технической конференции «Перспектива развития современных средств и систем телекоммуникаций», Иркутск, 2006г.
Российской НТК «Информатика и проблемы телекоммуникаций», Новосибирск, 2008г.
Российской НТК «Информатика и проблемы телекоммуникаций», Новосибирск, 2009г.
Российской НТК «Информатика и проблемы телекоммуникаций», Новосибирск, 2010г.
Международной X научно - технической конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения», Новосибирск, 2010г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано двенадцать работ, в том числе три статьи из списка ВАК.
