Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Задачи проектирования св радиоканалов дляСтр 1 из 11Следующая ⇒
ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВ РАДИОКАНАЛОВ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ КОРПОРАТИВНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ С МОБИЛЬНЫМИ БАЗОВЫМИ СТАНЦИЯМИ Специальность 05.12.04 Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель - доктор технических наук Хазан Виталий Львович
Омск – 2011
ВВЕДЕНИЕ
Важным фактором экономического развития малонаселенных территорий Крайнего Севера, к которым относится значительная часть территории Российской Федерации, является решение задач развития телеком-муникационной инфраструктуры. Актуальность данных работ подчёркнута в Федеральном законе № 78-ФЗ "Об основах государственного регулирования социально-экономического развития Севера Российской Федерации". Как известно, на территориях с достаточно высокой плотностью населения целесообразно использование систем сотовой и транкинговой связи ультракоротковолнового (УКВ) диапазона. Для регионов с низкой плотностью населения развёртывание данных систем экономически не выгодно в силу длительных сроков окупаемости. Радиоканалы того же УКВ диапазона частот эксплуатируют спутниковые системы связи, позволяющие решать задачи практически глобального территориального покрытия. Но и эти системы достаточно дороги, прежде всего, в силу отсутствия возможности покрытия Северных территорий с геостационарных орбит и необходимости использования относительно большого числа пролётных спутников. В силу указанных обстоятельств, представляется целесообразным рассмотрение возможностей радиоканалов других диапазонов частот, которые могли бы применяться в транкинговой связи и позволяли в силу физических особенностей их распространения поверхностной волной обеспечить существенно бóльшую площадь зоны обслуживания. В качестве таких радиоканалов были исследованы каналы средневолнового (СВ) диапазона.
В основу работы положены результаты исследований, полученные Л.М. Финком [83], Д.Д. Кловским [41, 42], Е.Л. Файнбергом [81], К. Феером [80],.Д.. Д. Прокисом [66], О.В. Головиным [21], В.Ф. Комаровичем [46], В.А. Ивановым [36], Е.А. Хмельницким [86], В.Л. Хазаном [89], М.П. Долухановым [26], В.Д. Челышевым [68], У.К. Джейксом [25], В.С. Семенихиным [75], И.М. Пышкиным [67, 75], Ю.А. Громаковым [23], М.М. Маковеевой и Ю.С. Шинаковым [56], В.П. Ипатовым [38] и др. отечественными и зарубежными учеными. Малая канальная ёмкость, повышенный уровень шумов и помех, а при ионосферном распространении дополнительно - замирания и многолучевость являются факторами, сдерживающими применение СВ радиоканалов в системах транкинговой связи. Передача сообщений с использованием СВ радиоканалов, в техническом плане достаточно хорошо решается для организации радиосвязи между стационарно расположенными радиоузлами и в меньшей степени для мобильных узлов радиосвязи. Организация связи во время движения, неизбежно наталкивается на проблемы, связанные с ограничениями мощности передатчиков подвижных объектов и габаритов передающих (обычно проволочных) антенн, которые должны быть расположены непосредственно на подвижном объекте, а также низкой эффективности для данного диапазона частот такого рода антенн. Не решенными до сих пор также являются проблемы реализации дуплексной передачи речи для указанных диапазонов. Недостаточно совершенными нужно признать и методики расчёта зон обслуживания таких систем. Исходя из этого и были сформулированы цели и задачи, решаемые в настоящей работе. Цель диссертационной работы Исследование методов построения СВ радиоканалов для транкинговых систем с мобильной базовой станцией, обеспечивающих увеличенную зону обслуживания. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи: 1. Теоретическое исследование зависимости размеров зоны обслуживания транкинговой системы связи (ТСС) от основных влияющих факторов при использовании СВ радиоканалов передачи информации. 2. Экспериментальные исследования обеспечиваемой СВ радиоканалом дальности связи при использовании мобильных антенн. 3. Исследование вариантов технической реализации дуплексных средневолновых радиоканалов связи для ТСС с мобильной базовой станцией. 4. Разработка специализированных методов имитационного моделирования дуплексного режима работы транкинговой систем связи СВ диапазона и исследование с их помощью характеристик канала связи, работающего в таком режиме. Методы исследования В диссертационной работе приведены результаты исследований, полученные с использованием методов статистической радиотехники, теории потенциальной помехоустойчивости, теории распространения радиоволн, математической статистики, имитационного моделирования. Математическое моделирование и вычислительные эксперименты проведены с использованием оригинальных программ, разработанных непосредственно автором и под его руководством, и пакетов программ МАТLАВ, PropWiz 1.7, ASAPS 5, MMANA.
Приведенные в работе результаты экспериментальных исследований дальности связи поверхностной волной получены при участии автора при трассовых испытаниях малогабаритных антенн СВ и КВ диапазонов. Научная новизна диссертационной работы: 1. Получены новые результаты теоретических и экспериментальных исследований дальности связи, обеспечиваемой поверхностной волной в СВ радиоканале с рядом мобильных и портативных антенн, подтвердившие возможность существенного увеличения дальности связи мобильных абонентов с мобильной базовой станцией и мобильных абонентов друг с другом, в диапазоне частот 1,5 ÷ 3,0 МГц при использовании малогабаритных вибраторных антенн. 2. Разработан способ дуплексной телефонной связи, использующий уплотнение канала связи во времени, обеспечивающий прием и передачу информации на одной рабочей частоте в трансиверном режиме работы радиостанции. 3. Разработаны метод временного сжатия телефонного сигнала и система дуплексной связи с временным разделением каналов приема и передачи, использующая указанный метод. 4. Разработана имитационная модель дуплексного канала связи с временным уплотнением и с её помощью получены результаты исследования характеристик дуплексного режима работы ТСС ГКМ диапазона. 5. Разработаны основные научно-технические положения, обеспечивающие построение транкинговой системы связи с мобильной базовой с увеличенной зоной обслуживания на основе применения СВ радиоканалов. Научная новизна работы подтверждена патентами [3, 51, 52, 102, 104]. Апробация работы Основные результаты по теме диссертационного исследования докладывались: на научно-технической конференции «Направления развития систем и средств радиосвязи» (г. Воронеж, 1996); на 1-ой и 2-ой международной научно-практической конференции «Информационные технологии и радиосети» (г. Омск, 1996 г. и 2000 г.); на технологическом конгрессе «Современные технологии при создании продукции военного и гражданского назначения» (г. Омск, 2001 г.); на VIII и IХ международной научно-технической конференции «Радиолокация, навигация и связь» (г. Воронеж в 2002 г. и 2003 г.); на международной научной конференции «Современная радио-электроника в ретроспективе идей В.А. Котельникова» (г. Москва, 2003 г.);
на V международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин» (г. Омск, 2004 г.); на III Российской научно-технической конференции «Новые информационные технологии в связи и управлении» (г. Калуга, 2004 г.); на 5-й Всероссийской научной конференции «Проблемы развития системы специальной связи и специального информационного обеспечения государственного управления России» (г. Орел, 2007 г.); на 69-й международной научно-технической конференции ААИ «Какой автомобиль нужен России» (г. Омск, 2010 г.); на научно-технической конференции «Комплексная система безопасности на транспорте» (Москва, 2010 г.); на региональной научно-практической конференции «Наука, образование, бизнес» (Омск, 2011 г.); на международной научно-технической конференция «Радиотехника, электроника и связь» (г. Омск, 2011), а также неоднократно обсуждались на заседаниях научно-технического совета ОАО «ОНИИП» и семинарах научно-исследовательской лаборатории научно-технического комплекса № 4 ОАО «ОНИИП». Публикации По теме диссертации опубликовано 28 печатных работ, в том числе 3 статьи в научно-технических изданиях, рекомендованных ВАК, 10 статей в других научно-технических сборниках и журналах, 6 полнотекстовых докладов и 4 публикации в виде тезисов докладов в сборниках трудов научно-технических конференций разного уровня; получено 5 патентов и авторских свидетельств на изобретение. Структура и объем работы Диссертация изложена на 153 страницах, содержит 46 рисунков и 18 таблиц. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, состоящего из 130 источников, и приложения.
Таблица 1.12
Проведенные исследования показали, что для рассматриваемых радиолиний и диапазона частот «мертвая зона» ионосферного распространения, присутствует только в ночные и утренние часы для частот выше 3 МГц. В остальных случаях в точке приема будут присутствовать как поверхностная волна, так и ионосферная. Пример результатов вычислительного эксперимента по расчету характеристик ионосферного распространения радиоволн для зимних условий направления север-юг, представлены в табл. 1.13. Полученные результаты вычислительных экспериментов позволяют определить соотношение значений напряженностей поля создаваемых поверхностной и ионосферной волнами и оценить, таким образом, дальность радиолинии, на которой амплитуда ионосферной волны превысит амплитуду поверхностной волны. Сравнительный анализ полученных в результате вычислительных экспериментов результатов был выполнен для условий зимы (декабрь), весны (март) и лета (июнь), что позволяет оценить сезонные вариации в значениях напряженности поля Ес.
Мешающее воздействие ионосферной волны будет различным при различных гелио- и геофизических условиях, но для большинства рассмотренных в вычислительном эксперименте случаев поверхностная волна на расстояниях от передатчика 100¼150 км является преобладающей при Таблица 1.13
любых условиях. Для данных радиолиний не нужно применять дополни-тельных мер по снижению влияния ионосферной волны. На радиолиниях дальностью 150 - 200 км, при наличии ионосферного прохождения, амплитуда ионосферной волны становится соизмеримой с амплитудой поверхностной волны. Особенно сильно оно проявляется в ночные часы зимой. Для дальностей 200 км и выше преобладание ионосферной волны в большинстве случаев является преобладающим, особенно для частот 3 МГц и выше. Пример результатов анализа для зимних условий направления север-юг, антенны «Штырь-12м» и «посредственного» качества подстилающей поверх-ности представлены в таблицах 1.14. Значения напряженности ионосферной волны приведены только для тех случаев, когда отсутствуют ситуации, обозначенные как «полное поглощение» и «отсутствие прохождения» радиоволн.
Особенностью ионосферного распространения на коротких трассах, усиливающей влияние ионосферной составляющей на сигнал поверхностной волны является наличие многократного радиоэха, что может быть проиллюстрировано на примере наличия «кратников» в сигнале вертикального радиозондирования ионосферы, причем их количество может достигать 4 – 5 штук. «Кратниками» называют сигналы вертикального зондирования, отраженные от ионосферы более одного раза, задержка которых кратна величине задержки сигнала после первого отражения от ионосферы. В качестве примера на рис. 1.9 показан ряд ионограмм, полученных ионосферной станцией Института физики атмосферы г. Pruhonice (Чехия).
Рис. 1.9. Ионограммы, полученные ионосферной станцией Института физики атмосферы г. Pruhonice (Чехия). На всех приведенных ионограммах четко прослеживаются копии нижних лучей, с вдвое большим временем прихода. Величина задержки прихода ионосферного сигнала относительно прихода сигнала поверхностной волны может быть приближенно получено из выражения
где L – дальность радиолинии; hд – высота точки отражения радиолуча; с – скорость света. Величина задержки сигнала, приходящего ионосферной волны от сигнала, приходящего поверхностной волной в большинстве случаев не превышает 1 мс и с увеличением длины радиолинии уменьшается. Таким образом, при работе поверхностной волной телефонными сигналами, узкополосными низкоскоростными сигналами (300 Бод и ниже), а также при скоростном обмене с использованием радиомодемов ионосферная волна может не рассматриваться в качестве помехи. Более того, поскольку её амплитуда с ростом длины короткой радиолинии (менее 400 км) увеличивается, то может рассматриваться её применение, наряду с использованием поверхностной волны, для дополнительного увеличения площади зоны покрытия зоновой транкинговой системы связи. Таким образом, полученные выше теоретические оценки зоны обслуживания на практике могут изменяться в большую сторону.
Выводы Проведенный анализ методов реализации дуплексного обмена в СВ и КВ системах связи показал, что наиболее эффективным является метод построения системы связи с временным разнесением каналов приема и передачи. Указанный метод предполагает регулярное и синхронное переключение режимов прием и передача в радиостанциях, участвующих в обмене, компрессию (сжатие) элементов сообщения на передаче и восстановление исходного сообщения на приёмном конце. Вариант с временным разнесением широко применяется в современных цифровых конвенциональных, сотовых и транкинговых системах связи, работающих в диапазонах ОВЧ/УВЧ. В диапазонах СВ и КВ метод реализации дуплексного речевого обмена с временным разнесением каналов приема и передачи до сих пор не применялся. Нами предложен способ реализации дуплексной связи, который может быть применен в системах телефонной связи, в том числе и диапазонов СВ и КВ. Указанный способ не требует использования вокодеров с высокой компрессией речевого сигнала и высокоскоростных радиомодемов и может быть легко интегрирован в современные системы связи, путем доработки существующей приемопередающей аппаратуры. Рассмотрены требования к системе дуплексной цифровой передачи речи и возможность её реализации в диапазонах СВ и КВ.
ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВ РАДИОКАНАЛОВ ДЛЯ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 452; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.223.172.252 (0.031 с.) |
05 Oct 2009 11:15 UT (12:15 LT)
05 Oct 2009 11:30 UT (12:30 LT)
05 Oct 2009 11:45 UT (12:45 LT)
05 Oct 2009 12:15 UT (13:15 LT)
05 Oct 2009 12:30 UT (13:30 LT)
05 Oct 2009 12:45 UT (13:45 LT)
