Підвищення спектральної ефективності модемів з багатосмуговим передаванням символів - Автореферат

Одне із завдань цифровізації мережі полягає в усуненні застарілого обладнання БСП з ЧРК і подальшому використанні існуючого електропровідного кабелю для передачі цифрової інформації за допомогою високошвидкісних модемів (ВМ), що дозволить: - на внутрішньозонових мережах застосувати найбільш прогресивні схеми захисту цифрових потоків приоритетних користувачів та зменшити потрібний рівень синхронних транспортних модулів кільцевих структур SDH за рахунок створення рокадних зєднань між мережними вузлами, де прогнозується великий трафік; Передача дискретної інформації (ДІ) у робочому діапазоні частот модему може здійснюватися з використанням однієї або багатьох частотних смуг. Для підвищення спектральної ефективності (відносної швидкості модему) практикують спектральне перекриття частотних смуг з наділенням канальним сигналам властивостей лінійної незалежності. Збільшення швидкості передавання модема можна досягти за допомогою підвищення його спектральної ефективності та шляхом зменшення внутрішніх завад модема. При цьому ряд підходів до побудови модемів необґрунтовано та не враховує особливостей середовищ передачі, що використовуються.На його основі зроблено висновок про те, що використовувані в модемах методи передачі не враховують специфіки вищевказаних середовищ передачі. Виконано огляд методів передачі ДІ за допомогою однієї та багатьох несучих частот (тобто багатоканальний). Показано, що найбільшу швидкість передачі і адаптацію до параметрів конкретного середовища передачі забезпечує багатоканальний метод передачі ДІ. Максимальне значення пропускної здатності досягається шляхом оптимізації спектрального розподілу потужності сигналу передавача за допомогою спеціальних алгоритмів. Захищеність від власних шумів на вході приймача розраховується виходячи зі значення мінус 140 ДБМ у смузі 3,1 КГЦ: (1) де рпер(f) і рпр(f) - відповідно рівні потужності на виході передавача і на вході приймача, ДБМ;Тому подальші дослідження проводилися для варіанта АЧХ фільтра передачі у вигляді квадратного кореня з АЧХ фільтра Найквіста (SQRT фільтр). Пікфактор сигналу на виході передавального фільтра залежить від двох параметрів: коефіцієнта багатопозиційного кодування вхідного сигналу і коефіцієнта згладжування фільтра Найквіста . Тому пікфактор зручно представити у вигляді двох відповідних доданків: , (3) де Dpmпер та Dprпер - складові величини пікфактора відповідно за рахунок багатопозиційного кодування й фільтрації. Пікфактор сигналу на виході нижньочастотного фільтра Найквіста доцільно визначати першим методом (по імпульсній характеристиці h(t)): , (5) де nk - кількість відліків імпульсної характеристики, що враховуються; Швидкість передачі СПДІ з ОМ (системи Чанга) на N підканалів дорівнює сумі швидкостей кожного з підканалів: , (8) де Bn - швидкість передачі підканала ;У дисертаційній роботі проведено аналіз функціонування СПДІ з багатосмуговою передачею символів і на його основі запропоновано ряд нових рішень наукового завдання, повязаного із визначенням основних характеристик багатосмугової системи передачі з ОМ при використанні в якості середовища поширення кіл електропровідних кабелів розповсюджених БСП з ЧРК. Отримано аналітичні вирази для розрахунку пропускної здатності кіл металевих кабелів, розповсюджених на транспортній мережі України і країн СНД. На основі отриманих значень пропускної здатності виконано порівняння трьох оптимізаційних алгоритмів спектрального розподілу потужності вихідного сигналу. Показано, що використання оптимізаційних алгоритмів в однакових умовах дозволяє досягти практично однакових значень пропускної здатності. Доведено, що використання попередніх спотворень потужності сигналу передавача є неефективним у порівнянні з вищевказаними оптимізаційними алгоритмами.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У дисертаційній роботі проведено аналіз функціонування СПДІ з багатосмуговою передачею символів і на його основі запропоновано ряд нових рішень наукового завдання, повязаного із визначенням основних характеристик багатосмугової системи передачі з ОМ при використанні в якості середовища поширення кіл електропровідних кабелів розповсюджених БСП з ЧРК.

Основні результати досліджень полягають у наступному: 1. Отримано аналітичні вирази для розрахунку пропускної здатності кіл металевих кабелів, розповсюджених на транспортній мережі України і країн СНД. На основі отриманих значень пропускної здатності виконано порівняння трьох оптимізаційних алгоритмів спектрального розподілу потужності вихідного сигналу. Показано, що використання оптимізаційних алгоритмів в однакових умовах дозволяє досягти практично однакових значень пропускної здатності. Доведено, що використання попередніх спотворень потужності сигналу передавача є неефективним у порівнянні з вищевказаними оптимізаційними алгоритмами.

2. Отримано вирази для розрахунку пікфактора сигналу на виході фільтра Найквіста по імпульсній характеристиці та її огинаючій. Показано, що пікфакор сигналу на виході зазначеного фільтра залежить від двох параметрів: коефіцієнта багатопозиційного кодування вхідного сигналу m і коефіцієнта згладжування r. Величина пікфактора дорівнює сумі двох відповідних доданків. Розраховано табульовані значення складової пікфактора, що залежить від r для низькочастотного і смугового варіанту SQRT фільтра Найквіста. Наведено відповідні апроксимаційні вирази, які використані в розділі 4 при розрахунку швидкості передачі багатосмугової СПДІ.

3. Запропоновані аналітичні вирази для розрахунку швидкості передачі модема з односмуговою модуляцією та отримані відповідні чисельні значення для деяких типів коаксіального й симетричного кабелю, що розповсюджені на транспортній мережі. Встановлена залежність швидкості передачі СП Чанга від кількості використовуваних смуг. Доведено, що швидкість СП із малою кількістю смуг (4?N?10) несуттєво (на 4 - 8%) менше значення, що відповідає багатосмуговій системі (N=200). Розроблено алгоритм максимізації швидкості передачі малосмугової СП.

4. Отримано аналітичні вирази для розрахунку амплітуди завад міжсимвольної і міжканальної інтерференції, що викликана неточністю установки фаз несучого і тактового коливань прийомної частини СП. Отримано табульовані значення амплітуди зазначених завад. Експериментально доведена їх правильність за допомогою побудованої математичної моделі модема з односмуговою модуляцією.

5. Встановлено взаємозвязок між амплітудою завад, перерахованих у пункті 4 даного висновку і втратою очікуваної захищеності (розділ 4 дисертаційної роботи).

6. Розроблено алгоритм мінімізації завад міжсимвольної і міжканальної інтерференції при наявності залишкової погрішності корекції АЧХ середовища передачі, що з успіхом може бути використаний при практичній реалізації модему.

1. Педяш В.В. Расчет пропускной способности цепи металлического кабеля первичной сети // Наукові праці ОНАЗ ім. О. С. Попова. - 2003. - № 2. - С. 66-69.

2. Педяш В.В. Влияние предыскажений сигнала на пропускную способность цепей металлического кабеля // Наукові праці ОНАЗ ім. О. С. Попова. - 2003. - № 4. - С. 69-73.

3. Педяш В.В. Расчет пикфактора сигнала модема // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. - 2005. - № 1. - С. 92-97.

4. Педяш В.В. Параметры интерференционной помехи многочастотного модема с однополосной модуляцией // Праці УНДІРТ. - 2006. - № 4 (48). - С. 60-68.

5. Брескін В.А., Педяш В.В. Фазовый запас модема с многими несущими // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. - 2006. - № 2. - С. 96-102.

6. Педяш В.В. Использование технологий САР и DMT для цифровизации линий магистрального кабеля // Сборник докладов 3-й международной научно-технической конференции "Техника и технология связи". - Одесса: УГАС. - 2001. С. 232- 242.

7. Педяш В.В. Пропускная способность информационных каналов // Сборник работ четвертого международного научно-методического семинара. "Информационные технологии в учебном процессе". - Одесса: ЮГПУ. - 2003. - С. 73-74.

8. Педяш В.В. Удельная пропускная способность линий передачи металлического кабеля // 6-я Международная конференция по телекоммуникациям "Современные проблемы телекоммуникаций" (НТК-ТЕЛЕКОМ-2003). - Одесса: ОНАС им. А.С. Попова. -2003. - С. 90-91.

9. Педяш В.В. Digitization of a copper cable of a primary network // Материалы 9-й Международной научно-технической конференции "Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та компютерної інженерії TCSET-2006". - Львов: Национальный университет Львовская политехника. - 2006 . - С. 440-441.

10. Педяш В.В. Оптимизация мощности группового сигнала малоканального модема // Материалы 10-го международного форума "Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке". - Харьков: ХНУРЭ. - 2006. - С. 110.

11. Педяш В.В. Алгоритм оптимизации мощности сигнала малополосного модема // Материалы международной молодежной научно-технической конференции аспирантов и ученых "Молодежь и современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2006". - Севастополь: СЕВНТУ. - 2006. - С. 47.

12. Педяш В.В. Влияние некогерентности приема на межканальные переходы системы Чанга // Материалы 3-й международной научно-технической конференции студенчества и молодежи " Світ інформації та телекомунікацій-2006". - Киев, ДУИКТ. - 2006. - С. 45.