Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Обилие разнообразных радиопередающих средств привело к тому, что существующие частотные диапазоны загружены практически полностью и расширение их невозможно по техническим или правовым причинам. Тем не менее, беспроводные технологии находят все большее распространение в сфере вычислительных сетей и коммуникаций. Это обусловлено как повышением требований различных потребителей к удобству использования имеющегося у них оборудования, так и новыми разработками в данной области.
Кроме того, при широком использовании беспроводных технологий передачи информации очень остро встаёт вопрос загруженности частотных диапазонов, выделенных для тех или иных протоколов передачи данных. Однако количество информации и скорость, с которой информация должна передаваться на расстояние растет постоянно. Поэтому представляет интерес повышения пропускной способности линии связи, без существенного расширения занимаемой полосы частот. Одним из способов решения этой задачи является использование цифровых многоканальных систем связи с кодовым разделением сигналов.
В настоящее время на базе цифровых систем разрабатываются и уже находят широкое применение сотовые системы связи третьего поколения, использующие широкополосные сигналы с кодовым разделением каналов. При кодовом разделении имеют место взаимные помехи, которые являются следствием одновременной работы абонентов в общей полосе частот. Однако при этом можно так выбрать параметры сигналов, что уровень взаимных помех будет сколь угодно малым, т. е. обеспечить заданную помехоустойчивость.
Однако во всех рассмотренных в диссертации источниках описания систем связи с кодовым разделением каналов и использованием функций Уолша приводятся для когерентного приема, при наличии устойчивой синхронизации. Особенности и характеристики асинхронных многопользовательских систем передачи информации с ортогональным кодированием функциями Уолша, а также влияние на характеристики таких систем каналов связи с множественными переотражениями радиосигнала, характерными для распространения радиоволн в условиях плотной городской застройки, в этих источниках не рассматриваются. Данная диссертационная работа призвана восполнить этот пробел. Цели и задачи работы
Целью диссертационной работы является повышение эффективности многопользовательских систем связи с ортогональным разделением сигналов.
Задачи диссертационной работы:
Исследовать особенности применения функций Уолша в многопользовательских системах связи с ортогональным разделением каналов.
Проанализировать взаимнокорреляционные свойства системы функций Уолша с целью оптимального подбора кодирующих функций.
Выполнить анализ устойчивости согласованных фильтров для функций Уолша к взаимным отклонениям параметров фильтров и сигналов с целью определения допусков параметров фильтров.
Разработать модель многопользовательской системы связи на базе функций Уолша с помощью программно-аппаратного комплекса National Instruments (в среде программирования Lab VIEW).
Провести, с использованием модели, экспериментальные исследования помехоустойчивости и пропускной способности многопользовательской системы связи.
Методы исследования
Использовались основные положения статистической теории связи и теории сигналов, а также методика статистических испытаний и моделирования на основе программно-аппаратного комплекса National Instruments.
Научные положения, выносимые на защиту
В многопользовательских системах связи с ортогональным разделением каналов целесообразно применение функций Уолша при выборе их номеров, на основе взаимокорреляционных свойств этой системы функций.
При разработке многопользовательских систем связи с ортогональным разделением сигналов целесообразно использовать модель системы на основе программно-аппаратного комплекса National Instruments.
Построение согласованных фильтров на базе функций Уолша необходимо производить с учетом их чувствительности к рассогласованию с сигналами.
Помехоустойчивость систем с ортогональным разделением каналов на базе функций Уолша существенно зависит от конкретных помеховых ситуаций и может быть определена с помощью разработанной модели.
5. Результаты экспериментов с использованием разработанной модели.
Достоверность результатов
Основные выводы и положения сравнивались с известными результатами и были теоретически обоснованы. Достоверность вычислений обеспечивалась статистической значимостью, а также сравнением с результатами, полученными другими методами и средствами.
Научная новизна диссертационной работы
Выполнен анализ взаимокорреляционных свойств системы функций Уолша, позволяющий наилучшим образом выбрать количество и номера используемых функций Уолша.
Произведен анализ влияния нестабильностей параметров в асинхронной системе связи на ее характеристики.
В среде программирования Lab VIEW разработана новая модель многопользовательской системы передачи информации с ортогональным разделением на базе функций Уолша.
На основе разработанной модели проведены экспериментальные исследования, позволившие уточнить характеристики многопользовательской системы передачи информации на базе функций Уолша.
Практическая значимость работы
Повышение помехоустойчивости работы систем связи с ортогональным разделением сигналов за счет рационального выбора номеров кодирующих функций; в частности, использование рекомендаций по выбору пар малокоррелированных функций Уолша позволяет при вероятности ошибки 10" снизить пороговый сигнал на 3-4 дБ.
Улучшение эксплуатационных характеристик при правильном определении допусков на параметры системы.
Разработанная модель многопользовательской системы связи может быть использована для оптимизации режимов работы систем связи и выбора оптимальных параметров.
Внедрение результатов работы
Модели, разработанные в среде Lab VIEW, используются в учебном процессе кафедры ТОР ТТИ ЮФУ для студентов радиотехнических специальностей, изучающих курсы, связанные со статистическими методами («Прикладные математические методы в статистической радиотехнике», «Сигналы, помехи и методы обработки сигналов»), в учебном процессе на кафедре ВВС и РЭБ ФВО ЮФУ, а также в разработках ООО «СПЕЦСТРОЙСВЯЗЬ», г. Таганрог.
Апробация работы
Основные результаты работы обсуждались на следующих конференциях и семинарах:
Международная конференция «Проблемы развития естественных, технических и социальных систем» 2007, г. Таганрог.
Международная конференция «Проектирование новой реальности». 2007, г. Таганрог
Международная конференция «Информация, сигналы, системы». 2008, г. Таганрог
Международная научная конференция «Системы и модели в информационном мире». 2009, выпуск 4. г. Таганрог.
Научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава ТТИ ЮФУ, 2007-2010.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 104 наименований, приложений. Содержание диссертационной работы изложено на 154 страницах.
