Анализ и многокритериальный выбор узкополосных сигналов в системах передачи данных

• Автор: Жильцов, Павел Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 233 с. : ил.

Оглавление
Введение
1. Обзор узкополосных сигналов
1Л. Основные понятия при передаче и приеме: когерентный прием,
корреляционный прием, оконные функции сглаживания
1.2. Обзор сигналов
1.2.1. Класс амплитудно-манипулированных сигналов
1.2.2. Класс фазоманипулированных сигналов
1.2.3. Класс сигналов с непрерывной фазой
1.2.4. Класс частотно-манипулированных сигналов
1.2.5. Класс амплитудно-фазовых сигналов
1.2.6. Класс сигналов со многими поднесущими
1.3. Сравнение спектров сигналов
1.4. Сравнение помехоустойчивости приёма сигналов ФМ, 4M и KAM на плоскости «полоса-эффективность»
1.5. Выбор методов модуляций сигналов для исследования
1.6. Постановка задачи исследования
2. Имитационное моделирование
2.1. Модель прохождения сигнала через приемно-передающие тракты радиоаппаратуры и канал связи
2.2. Выбор среды моделирования
2.3. Банк моделей сигналов
2.4. Программы имитационного моделирования RFDTsim и RFDTkp
2.5. Особенности имитационного моделирования
2.6. Результаты моделирования помехоустойчивости приёма сигналов
2.7. Выводы
3. Сравнение узкополосных сигналов
3.1. Критериальная постановка задачи выбора
3.2. Выбор показателей качества сигналов
3.2.1. Помехоустойчивость приёма сигналов при воздействии АБГ1П
3.2.2. Эффективность использования полосы
3.2.3. Коэффициент прямоугольности
3.2.4. Устойчивость к влиянию нелинейности входных цепей
3.2.5. Устойчивость к воздействию импульсной помехи
3.2.6. Устойчивость к воздействию селективной помехи
3.2.7. Потенциальная выгода при увеличении алфавита сигнала
3.3. Сравнение сигналов на плоскости «полоса-эффективность»
3.4. Выбор модели многокритериального выбора
3.5. Постановка задач и выбор оптимальных сигналов
3.6. Выводы
4. Моделирование сигналов в условиях одновременного воздействия нескольких влияющих факторов
4.1. Выбор влияющих факторов и их значений
4.2. Имитационное моделирование прохождения сигналов в условиях одновременного воздействия нескольких влияющих факторов
4.3. Выводы
5. Исследование сигналов с двойной модуляцией
5.1. Назначение двойной модуляции, преимущества и недостатки
5.2. Модулятор и демодулятор аналоговой 4M. Внедрение в имитационную модель
5.3. Программа имитационного моделирования RFDTsim_dm
5.4. Выбор параметров и особенности применения двойной модуляции в имитационной модели
5.5. Количественные результаты имитационного моделирования прохождения сигналов с двойной модуляцией
5.6. Практическое применение сигналов с двойной модуляцией на примере системы МСПОД
5.7. Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Определение баллов Эффективности и Стоимости методом экспертных оценок
Приложение 2. Блок-диаграммы программ RFDTsim.vi, RFDTkp.vi и подпрограмм
Приложение 3. Блок-диаграммы программы RFDTsimdm.vi и подпрограмм
Введение

В последнее время в мире существует устойчивая потребность в беспроводных системах передачи данных (СПД) различного назначения. Основными преимуществами таких систем являются высокая мобильность решений, построенных на основе беспроводных технологий, а также работа в местах, доступ в которые затруднён.
По использованию полосы радиочастот беспроводные СПД разделяют на широкополосные и узкополосные.
Широкополосные СПД используют для передачи сигналы с широкой полосой спектра. Как правило, это сети с большой пропускной способностью по передаче информации. Типовым примером таких систем являются беспроводные сети, построенные на стандартах IEEE 802.11 (Wi-Fi), 802.16 (WiMAX), GSM (GPRS) и т.п. Эти сети обеспечивают передачу данных со скоростью от десятков кбит/с до сотен Мбит/с в зависимости от условий и загруженности сети. В таких случаях для обеспечения высокой скорости передачи данных используют специальные методы расширения спектра радиосигналов, что приводит к необходимости использования широкой полосы радиочастот.
Узкополосные СПД характеризуются невысокой скоростью передачи данных (от десятков бит/с до десятков кбит/с), занимают ограниченную полосу частот и по месту размещения могут быть локальными или распределёнными. Примером распределённой системы является система передачи телеметрических данных от группы транспортных средств в диспетчерский центр с использованием существующих конвенциональных сетей. Локальные СПД внедряются на ограниченной территории и зачастую подвержены влиянию дополнительных помех (импульсных, селективных и пр.). Примером узкополосной локальной СПД является малогабаритная система сбора, передачи и обработки данных [75] , разработанная на кафедре РГГУ МЭИ (ТУ). Данная система обеспечивает беспроводную передачу данных от удалённых измерителей различных физических и химических процессов, расположенных в труднодоступных местах промышленных объектов.

Выводы.
Сигналы KAM применяются в системах, в которых спектральная эффективность других сигналов недостаточна. Однако помимо увеличения скорости передачи происходит снижение помехоустойчивости их приёма. Для повышения достоверности передачи вводят избыточное кодирование и расширяют передаваемый алфавит, в пределе приходя к другому классу -сигналов с решетчатым кодированием.
Стоит обратить внимание, что при М=4 сигналы КАМ-4 и ФМ-4 совпадают. Соответственно, совпадают их вероятности появления битовой ошибки.
1.2.6. Класс сигналов со многими поднесушими
В настоящее время к сигналу со многими поднесушими (СМП или OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing — ортогональное частотное разделение каналов) приковано самое пристальное внимание. СМП находит все большее применение в задачах передачи высококачественной видео- и аудиоинформации. Все больше рассматривается его возможное применение в мобильной связи, в задачах передачи информации по сетям электросвязи и выделенным телефонным линиям. К примеру, сигнал СМП используется в стандарте IEEE 802.11, на основе которого реализованы многие виды аппаратуры организации беспроводных сетей связи.
Сигнал со многими поднесушими является перспективным для передачи дискретной информации по каналам связи с заданной полосой. Ожидается, что с помощью этого сигнала можно организовать высокоскоростную и надежную связь, устойчивую к возникающим помехам и постоянно адаптирующуюся к характеристикам канала связи.
Несмотря на то, что сигнал СМП в реальных системах чаще всего используется с большим количеством поднесущих частот (к примеру, 1024 несущих частоты), и, следовательно, сигнал СМП является широкополосным, методы его построения при сравнительно небольшом количестве поднесущих частот могут быть интересны для рассмотрения в контексте узкополосных сигналов.