автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Анализ и параметрический синтез линейных трактов сетевых адаптеров беспроводных распределенных информационно-вычислительных сетей

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации. Курский государственный технический университет

На правах рукописи Для служебного пользования Экз. № 1_

АЛЕРИИ ЕВГЕНЬЕВИЧ

АНАЛИЗ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ЛИНЕЙНЫХ ТРАКТОВ СЕТЕВЫХ АДАПТЕРОВ БЕСПРОВОДНЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники

систем управления.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

г. Курск 1997 г.

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА в Курском Государственном техническом университете.

11АУЧ11ЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - доктор технических наук, профессор

СИЗОВ АЛЕКСАНДР СЕМЕНОВИЧ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор технических наук, профессор

ПЕРЕДЕЛЬСКИЙ ГЕННАДИЙ ИВАНОВИЧ кандидат технических наук МАРИЯН ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ (ПРЕДПРИЯТИЕ) - АООТ "Фоном"

ЗАЩИТА СОСТОИТСЯ ДО.ОЗ 1997 года в 1^-00 на заседании диссертационного совета Д 064.50.02 Курского государственного технического университета по адресу: г. Курск, ул. 50 лет Октября, 94,

коиференц-зал.

С ДИССЕРТАЦИЕЙ МОЖНО ОЗНАКОМИТЬСЯ в библиотеке Курского государственного технического университета.

АВТОРЕФЕРАТ РАЗОСЛАН

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА

■Я

кандидат технических наук, доцент "' ^ ДОВГАЛЬ В. М

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Современные и перспективные автоматизированные системы управления обусловливают необходимость внедрения технологий обработки информации, реализуемых на базе распределенных информационно- вычислительных сетей (РИВС). Одной из основных тенденций развития современных РИВС является базирование на принципах, методологии и архитектуре технологии "клиент-сервер", которая определяет повышенные требования к пропускной способности каналов передачи цифровых данных и достоверности передачи информации. В условиях слабо развитой телекоммуникационной инфраструктуры при создании подобных сетей широкое применение находят беспроводные магистрали передачи данных. Для удовлетворения растущих потребностей РИВС в пропускной способности каналов обмена данными в таких магистралях происходит постоянное увеличение скорости передачи и знедрение миогопозишюнных видов модуляции.

Качественные характеристики таких магистралей во многом зависят от характеристик канала связи, важнейшими элементами которого в городских условиях являются многолучевая среда распространения радиоволн и приемный тракт сетевого адаптера (далее - сетевой адаптер). Вопросами исследования воздействия помех среды распространения на цифровые сигналы и борь-' бы с ним посвящено достаточно большое количество работ. Между тем с ростом скоростей передачи информации и внедрением средств синхронной цифровой иерархии заметное влияние на качество обмена информацией стали оказывать мультипликативные помехи возникающие собственно в сетевом адаптере, что обусловливает противоречие между требуемым качеством обмена информацией и помеховыми характеристиками существующих устройств.

Дня обеспечения требуемого качества обмена с учетом специфики рас-смэтризземого канала перспективный сетевой адаптер беспроводной РИВС должен обеспечивать следующие функциональные возможности:

- настройка на принимаемый сигнал в широком частотном диапазоне;

- предварительная селекция сигнала в диапазоне входных частот;

- многоканальный прием и синхронпо-премеинзя обработка сигналов.

Реализация таких возможностей сетевого адаптера на традиционной

элементной базе с приемлемыми массо-габаритными характеристиками в значительной степени затруднена. Одним из подходов к решению проблемы является использование в качестве широкополосных элементов трактов устройств на базе функциональной электроники, в частности использующих эббект магнигостатически.х спиновых волн (МСВ).

Существующие методы и математические модели для оценка помехоустойчивости приема цифровых сигналов »скаженных мультипликативным;! помехами в сетевых адаптерах ориеитированы на рассмотрение влияния флуктуаций только гетеродинных колебаний и ограничивается анализом случая некогерентного детектирования. Использование его для определения характеристик ошибок приема при когерентном детектировании, находящем наибольшее применение в реальных беспроводных РИВС, приводит к сущес-твенны.и погрешностям. Практически пригодных методик оценки шумового мультипликативного воздействия МСВ устройств на обрабатываемый сигнал в настоящее время не предложено, а в силу специфики физических процессов применение математического аппарата, используемого для анализ» влияния флуктуаций гетеродина неприемлемо. Поэтому разработка методов анализа и параметрического синтеза сетевых адаптеров на основе установления количественных характеристик влияния различных по физической природе источников мультипликативного воздействия на многопознционные сигналы при когерентном детектировании является актуальной, представляет научный и практический интерес.

Цель работы.

Целью работы является повышение достоверности обмена цифровыми данными в беспроводных РИВС путем синтеза линейной части сетевого адаптера с минимальным уровнем мультипликативных помех.

Поставленная цель определила следующие основные задачи исследования:

1. Анализ основных источников мультипликативных помех в сетевом адаптере беспроводной РИВС и разработка математических моделей их взаимодействия с многопозиционнымн цифровыми сигналами.

2. Разработка математической модели для комплексной оценки влияния характеристик основных источников мультипликативных помех на информационные параметры сигналов передачи данных в беспроводной РИВС.

3. Разработка способов снижения уровня мультипликативных помех и повышения помехоустойчивости приема цифровых сигналов со сложными видами модуляции.

4. Обоснование и разработка практических рекомендаций по построению элементов и сетевых адаптеров в целом, обладающих низким уровнем вносимых мультипликативных помех.

5. Синтез основных элементов линейных трактов сетевых адаптеров с низким уровнем вносимых мультипликативных помех.

Методы исследований.

При решении поставленных задач использовались методы теории проектирования элементов и устройств вычислительной техники, математического моделирования, аппарат теории вероятности, теории передачи сигналов, теории цепей, спинволновои электроники.

Научная новизна работы заключается в следующем :

- разработана обобщенная математическая модель сетевого адаптера, включающего физически разнородные источники мультипликативного воздействия. обеспечивающая анализ помехоустойчивости когерентного приема цифровых сигналов на фоне аддитивных помех с учетом параметров рассматриваемых источников и принимаемых сигналов;

- разработана математическая модель для анализа шумовых характеристик перестраиваемых устройств на пазе егшнволновой электроники МСВ, учитывающая параметры системы управления, тип используемых волн, свойства волноведущей структуры и их температурную зависимость;

- теоретически обоснован способ параметрического синтеза составных элементов и сетевого адаптера в целом, состоящий в последовательной оптимизации приемного тракта по критериям минимума суммарной дисперсии фазовых флуктуации и вероятности ошибки измерения информационных параметров сигналов, обеспечивающий требуемое качество обработки сигналов и достоверность приема при заданном виде модуляции.

Основные положения, выносимые па защиту:

1. Обобщенная математическая модель для анализа помехоустойчивости когерентного приема цифровых сигналов в условиях мультипликативного воздействия физически разнородных источников помех и параметрического синтеза адаптеров беспроводных РИВС, учитывающая характеристики основных элементов приемного тракта и используемых сигналов.

2. Математическая модель магпитоуправляемого элемента функциональной электроники на базе магннтостатических спиновых волн для анализа вносимого им мультипликативного воздействия на принимаемый сигнал, учитывающая температурную зависимость его параметров.

3. Результаты теоретических и экспериментальных исследовании характеристик ошибок когерентного приема цифровых сигналов, искаженных муль- * тнгтлнкативиои помехой при обработке п устройствах егшнволновой электро-

пики и преобразовании с использованием флуктуирующего источника гетеродинного колебания.

4. Инженерные методики выбора параметров и характеристик злементоз и узлов приемных трактов адаптеров беспроводных РИВС, обеспечивающих требуемую достоверность приема в заданных условиях для различных видоа сигналов, схемотехнические решения, обеспечивающие стабилизацию и снижение уровня мультипликативного воздействия узлов сетевых адаптеров.

Практическая ценность :

- разработаны инженерные методики расчета и выбора параметров элементов и узлов сетевых адаптеров, определяющих их шумовые характеристики, на основании требуемой достоверности приема, а также вида модуляции и условий приема сигнала; использование полученных аналитических соотношений позволяет повысить на 20 - 30% точность расчетов при проектировании устройств на базе МСВ;

- синтезированы сетевые адаптеры с пониженным уровнем мультипликативного воздействия на 10 - 20 дБ и обеспечивающих прием снгналэз с требуемым качеством при обмене данными в каналах со скоростями, соответствующими стандартам Т1, ТЗ, 10 Ваье-1 и 100 Ваге-Г

- разработаны устройства термокомпенсацни изменения основных параметров устройств на .МСВ.

Реализация и внедрение результатов исследований.

Разработанные методики использовались при проектировании адаптеров беспроводных РИВС, устройства четырехканальной синхронно-временной обработки сигналов передачи данных и фазометрического приемного ус гропства.

Система стабилизации н плавной подстройки частоты колебаний УВЧ-СВЧ магнитоуправляемого генератора на сфере из железо-нттрневого граната в октавном диапазоне используется в блоке стабилизации частоты приемного устройства сетевого адаптера. Данное изделие внедрено в серийное производство и применяется в масштабах отрасли.

Двухкольцевой синтезатор частоты УВЧ-СВЧ диапазона с октавпым перекрытием и низким уровнем фазовых флуктуации на базе магнитоуправляемого генератора со сферой ЖИГ, однокольцевой синтезатор УВЧ диапазона с плавной подстройкой частоты в пределах дискреты перестройки на базе управляемого генератора с варикапом используются в качестве гетеродинов первого и второго преобразователей приемного устройства сетевого адаптер.-).

"Грехканальный синтезатор частоты УВЧ диапазона с низким уровнем фазовых шумой и устройствами для фазирования сигналов в каналах обработ

кн в качестве гетеродина первого преобразователя приемного устройства; чэгннтоуправлясмые линии задержки с использованием поверхностных маг-ннтостагнческнх спиновых волн и частотноселективнос устройство для компенсации неравномерности коэффициента передачи применяются для временной обработки сигналов УВЧ-СВЧ диапазонов.

Использование полученных результатов позволило уменьшит!, вероятность ошибок при приеме и обработке сигналов передачи данных на однн-два порядка в диапазоне скоростей передачи информации в каналах, соответствующими стандартам Т1, ТЗ, 10 Вазе-! и 100 Ва5е-1.

Внедрение указанных результатов и устройств подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы.

Материалы работы докладывались и получили положительную оценку на международной конференции "Распознавание-95" (г.Курск, 1995г.) и семи специализированных ведомственных конференциях.

Публикации.

По материалам диссертации опубликованы 13 работ, из них одна статья и 2 авторских свидетельства на изобретения.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заклю--енгя. четырех приложений и списка литературы (72 наименования). Текст гиссерташш включает 132 машинописные страницы основного текста, 46 рисунков. 25 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, поставлены цель и задачи исследований, определена научная новизна и практическая ценность работы. Приведена аннотация содержания материалов диссертации по разделам.

Первый раздел посвящен анализу состояния и тенденций развития распределенных информационно-вычислительных сетей как одной из составляющих перспективной единой распределенной вычислительной системы страны, обеспечивающей требуемый уровень информатизации современного общества.

Приведено математическое описание многопозиционных цифровых сигналов, наиболее широко используемых при передаче данных в беспроводных линиях.

а

Проанализированы источники мультипликативных поме х в приемном тракте при когерентном детектировании; анализируется математическая модель генератора как источника мультипликативных помех; выводятся соотношения, позволяющие оценить влияние на информационные параметры сигналов и опорных колебаний флуктуации амплитуды и фазы перестраиваемых генераторов гетеродинов, а также схемы выделения когерентного напряжения (СВКН) в зависимости от полосы пропускания и рабочей частоты.

Показано, что плотность вероятности флуктуации амплитуды и фазы выходного колебания генераторов в установившемся режиме описывается выражениями:

,е>=

где

И' (ф)

1711

Л

V '

V

:хр

(1)

СХр

2Ь 1

- ->

2о"

V

(2)

где: а; =

В выражениях "гРгР- определяются параметрами эквивалентных схем.

1/„)-шумовыми характеристиками активного элемента на частоте А .

Для генератора, управляемого напряжением:

с^ДьГ/ЛЬ + о2 (3)

<р- 4 ? 1.0/2 <Р*Н

Здесь - дополнительная составляющая, обусловленная воздействием системы управления.

С учетом компенсирующего действия СВКН с полосой пропускания равной В для генератора гетеродина с добротностью резонансной системы 0 :

Для генератора СВКН при отношении средней энергии посылки к плотности мощности аддитивного шума на входе равной'/' : <...(')=<•.......(<)+<.-.(')

где0.».-.. - — ч

(5)

Па основании полученных соотношений проведен анализ зависимости суммарной дисперсии фазовых флуктуации на сигнальном и опорном входах когерентного демодулятора и зависимости ог скорости манипуляции в канале

It

и нормированной к согласованной полосе пропускания линейного трактя полосы СВКН для сигналов различной позиционности. Показана возможность снижения величины суммарной дисперсии на порядок при коммутации полосы СВКН в зависимости от отношения сигнал/шум на входе сетевого адаптера, добротности резонансной системы и длительности посылки принимаемого сигнала. Определены скорости манипуляции, соответствующие характерным соотношениям величин дисперсий на сигнальном и опорном входах когерентного демодулятора - -20 дБ(П) и 0 flB(f2), а также диапазоны тактовых частот (fmin-fmax) в которых оптимальна та или иная полоса СВКН.

Результаты расчетов для приема сигналов с числом позиций равным 16, несущей частотой 5 ГГц при отношении сигнал/шум, соответствующем вероятности ошибочного приема равной приведены на рис. 1 (добротность резонансной системы 180), в табл.1. На рис.1 обозначено: ft(t) - значение частоты манипуляции, обеспечивающей реализацию требуемого стандарта, Гц; s2psv(t.B) - величина суммарной дисперсии, .

0"=95 Qn=180 Qn=330 Qn=560 Qn=660

v„ 0 005 11 = 12 (2=3.5 fciir. -3 fl =8 ¡2=1.1 (min=l fl-3 (2=0.65 imin=0.6 (1 = 1 (2=0.23 fmin=0.25 f 1=0.9 (2=0 2.1 fmin=0.2

fmat= 100 (max= 100 fmax=100 (max= 100 (пат=100

.V„„ •V= fl = 10 il=6 (1=2 i! =0.9 (1=0.8

f2=2 5 (2=0.92 (2=0.55 (2=0.23 f2=0 18

001 fmin=2 imin=0.85 (min=0 5 fmin=0 2 (min=0.15

fmax=3 ima.\=l fmax=0.6 fmax=0.25 frr.ax=02

1и

Продолжение таблицы 1.

Ои=95 0п=180 0:1=330 (Зн=560 С}н=660

А/,... 0 015 V.:' V ■V... 002 (1=8 (2=1 8 |'тт = 1.5 1тах=2 11=7 (2=1 4 1тт=1.2 Гшах=1.5 Я =5 ¡2=0.8 ¡гЫг,=0.75 ¡тах=0.85 Я =4 ¡2=0.7 1тт=0,65 )тах=0.75 ¡1 = 1 12=0 45 Ыл=0.4 ¡тпх=0.5 П=0 8 [2=0.18 1°1г,ш=0.16 [тах=0.2 ¡1=0.7 (2=0.14 (тт=0.12 ¡тах=0 15

[1=0 9 [2=0.38 (тт=0.35 Гтах=0.4 »=0.7 Г2=0.14 &пт=0.12 [тах=0.16 ¡1=06 (2=0.11 (тт=0.1 Гтад=0.12

V«./ . 0.025 [1=6 ¡2=1.1 [тт=1 (тэх=1 2 [|=3 ¡2=0.63 (тт=0.6 ¡тах=0 65 (1=085 ¡2=0.33 (тт=0.3 [тэх=0 35 (1=0.6 (2=0.11 ¡тт=0.1 (тзх=0 12 ¡1=0 5 ¡2= -1'гП1П.= -(тзх=0 1

АГ„/ _ /ДЛ. 003 (1=5 12=09 (тт=0.1 (тах=1 Я =2 [2=0 57 [тт=0.1 [тах=0 6 (1=0 8 (2=0.28 [т1п=0.1 (тох=0 3 (1=0.5 (2= -(гтг.= -[тах= ■ 11=0.4 ¡2= -[ГП1П= -(шзх= -

Во втором разделе разработана математическая модель для анализа шумовых характеристик перестраиваемого элемента на базе функциональной электроники.

Показано, что в СВЧ диапазоне такие элементы реализуются на основе использования эффекта МСВ; выявлены элементы обобщенной функциональной схемы, оказывающие определяющее влияние на шумовые характеристики. На основе анализа дисперсионных соотношений получены аналитические выражения, учитывающие наиболее существенные связи между погонным временем задержки, дифференциальной крутизной управления с напряженностью внешнего поля смещения, параметрами волноведущеи структуры н типом возбуждаемой волны:

Для поверхностных МСВ (ПМСВЬ - погонное врем^задержки:______

,/(уЯ3 + 2пЛ/у У -рлМ/ У21"1 (б)

■ дифференциальная крутизна управления:

,/ ^ Х-ЬЛ/у ^(у//, + 2л.и-/ У + 3)

1,Ц ..... >((у//и . 2кМ< У а /з(,7/„ . 2и.\!</ ><:Г

Ддя обратных объемных МСВ (ООМСВ) - основная мода:

• погонное время задержки:

\ I и У "с )

----- . ,. . ,,,. ,. . . /о\

4-: -Г 1Н1)\у -НI +4т,

- дифференциальная крутизна управления:

\ - ---- , °...... ..г.1

^ ' :-г2-"¿и^

-у'Н;УггН; + 4ту '•//,.V - о -у-/ 1М + (, 'Я] + 4 ту -о1)»-/1//. •V' '-II; + 4 ту 1п(м-с1]

(9)

* 1 х..-;-;—;-

I о'—у"//,"

Для прямых объемных МСВ (ПОМСВ) - основная мода:

- погонное время задержки:

•(/ Ч' ~А*Г -и'-)!"--(уII, --»ту.и)

(10)

- дифференциальная крутизна управления:

Гсгс ^V (г/у- 4-г, ://«Л/ЧГ;-4г/■//„,!/ -

. (1!)

Во всех вираженнях Н- напряженность внешнего магнитного поля смещения, М- намагниченность насыщения используемой волноведущен структуры. У - гиромагнитное отношение, о> - круговая частота обрабатываемого сигнала, б- толщина волноведущен структуры, к - волновое число,

определяемое для каждого типа волн:

ПМСВ:^ = Ь

ООМСВ:« = -тт--г"'"*

и, —ы" уы2-С>1

2 I м:-(у/Л-4^Д/У I 1:»:-(у;/а-4хуД/У

ПОМСВ: * = -■ •;„г г^ТГТГ ! ~: и^Г^ГГ ': ■

V ¡у }}- а,М -о- ,'у Н; -4-у -Я,Л/ -и

Получены зависимости напряженности поля смещения от тока в катушке и конструктивных параметров магнитной системы, шумовых характеристик тока в катушке электромагнита от конструктивных параметров и свойств источника тока; получена оценка влияния флуктуации тока на информационные параметры сигнала с учетом компенсирующего действия СВКН:

"{КЕ&ШЬг. (12>

В выражении К™- крутизна управлением временем задержки по току, - параметры стабилизатора тока, 2, . импеданс катушки управления электромагнита.

Проведен анализ температурной зависимости полученных соотношений, обусловленной изменением под влиянием температуры величины намагниченности насыщения. Получены аналитические выражения для чувствительности погонного времени задержки к изменению температуры:

Для ПМСВ:

£! = 2.42563

м.^н^г-гу/иу-ы^!/, ^г-гуЛ^гЯ.^ту.и/-ю:(,Я0 +т/А/))-2(2,т/Л/)')

(13)

Для ООМСВ:

ш4тг/2Яг

1+

$ = 0.2919-

шг-у2я;

ш -у 'Я;

у 'II] +4ху ://0Л/ -о"

1 -у2 Я')? Ч!1 +Ащ г//„ЛГ -о')

\ оэ -уЩ

(К)

Для ПОМСВ:

2ь>4ху

Х' = 142563-

(уЯ„ -4-/.и>

-4тт/А/о* х

л(у гЯ= —4:гу »Я.А/

. I (^-(уЯ.-х/А/уН I ег-(/Я,-1гуд77~

М-,//, -4:тЛ; г

Произведены расчеты зависимости крутизны управления временем задержки по току от вносимой задержки для различных типов волн и толшнн волноеедущей структуры, эквивалентной добротности генераторов СВЧ, использующих такие линии задержки в качестве часготозадающего элемента обратной связи, а также температурные зависимости указанных величин для фиксированной толщины волновода МСВ.

Результаты расчета температурной зависимости крутизны управления зременем задержки по току для ПМСВ приведены на рис.2 . кигс/А

|Чц'ьо. 1.-ю)| |1и(Ь0.1.0)|

|1й(ь0.4.20)| |1ь(ь0.1,30)1 ¡хЫьол,«)]

1

-

У

Г-

/ ✓ / -- у—

0.57 0.67 0.77 0.87 . ЫМЛ.М). «не.

Рис. 2. ; I (У Г ч

I ^ ,г ;

В третьем разделе исследованы характеристики ошибок приема цифровых сигналов, искаженных мультипликативными помехами на фоне аддитивного белого шума.

Разработана математическая модель когере нтного демодулятора цифровых сигналов. Последний представлен как устройство, измеряющее информационные параметры принимаемого сигнала по методу максимального правдоподобия и принимающее по результатам измерения определенные решения в фиксированные моменты времени. В качестве эталонного сигнала измеритель использует колебание с выхода генератора СВКН. Это позволяет использовать известный математический аппарат теории измерения параметров радиосигналов на фоне помех применительно к задаче оценки достоверности когерентного приема цифровых сигналов.

Показано, что оценка измеряемого информационного параметра является несмещенной, дисперсия ошибок приема может быть представлена в виде суммы двух составляющих, обусловленных действием соответственно адди-

тивных помех на входе приемного устройства и мультипликативной составляющей как следствие флуктуаций генераторов гетеродина и СВКН. а также времени задержки в МСВ элементе.

По увеличению дисперсии ошибок измерения информационных параметров определяется степень ухудшения достоверности приема. Критериями служат увеличение вероятности ошибочного приема и соответствующее ухудшение отношения сигнал/шум (эквивалентные энергетические потерн), вызываемые мультипликативными помехами в линейном тракте.

С использованием полученных аналитических соотношении произведен расчет эквивалентных энергетических потерь в зависимости от типа используемого генератора (СВЧ-генератор, кварцевый генератор с умножением -синтезатор частоты, кварцевый генератор с умножением и плавной подстройкой (КГУН)), параметров фильтра основной селекции (коэффициент скругле-ння X). величины добротности частотозадающего элемента, вида модуляции и тактовой скорости принимаемого сигнала.

На рис. 3, 4, 5 представлены зависимости эквивалентных энергетических потерь, (дБ) при когерентном приеме сигналов различной позиционности (16...1024) от добротности резонансной системы для значении коэффициента X равных 0.2, 0.3, и 0.4 соответственно. Входное отношение сигнал/шум соответствует вероятности ошибочного приема равной 1,1 . нормированная полоса СВКН 0.01, скорость манипуляции 1 МБод.

0.01 —1—'—----1-1-1-'-'-'—-—1

95 180 260 332 400 460 515 565 615 660 700 7-10 0

Рис. 3.

100 • т"т- г~ ':

0.01 ;......................—■—•—•—•—•---'

95 150 260 330 -100 460 515 565 615 660 700 7-10 С?

Рис. 4.

Ш) ; .

95 150 260 330-100 460 515 565 615 660 700 740 (?

-•-16 -■-32 —*—64 —128

—512 —1— 1021

Рис. 5.

Четвертин раздел посвящен параметрическому синтезу элементов линейной часта приемного тракта: процедуру синтеза предлагается проводить в два этапа, на первом из которых синтез производится без расчета увеличения вероятности ошибочного приема по критерию минимума суммы дисперсий базовых шумов из входах измерителя. На' втором - полученные результаты уточняются с использованием всего объема разработанного математического аппарата. Для первого этапа на базе материалов 1 и 2 разделов разработаны инженерные методики, позволяющие определить -араметри устройства термокомпенсации регулируемой линии задержки, рассчитать и оптимизировать шумовые характегшстики устройств синхронно-

временной обработки сигналов, выбрать полосу пропускания СВКИ. минимизирующую мультипликативное воздействие физически разнородных элементов линейной части приемного тракта.

Приводятся структурные схемы экспериментальных установок и методики для исследования шумовых характеристик устройств на МСВ. характеристик ошибок приема сигналов передачи данных, искаженных флуктуа-цнями колебаний гетеродинов и времени задержки в регулируемой линии задержки на МСВ.

В пятом разделе приводится описание линейных трактов, спроектированных с использованием материалов диссертационной работы и применяемых для решения зацан организации беспроводных мобильных распределенных информационно-вычислительных сетей в условиях сложных многолучевых городских 'радиоканалов'; Описаны, приемные тракты адаптеров беспроводных РИВС, фа^рметрнческий;Многоканальный тракт и четырех-канальное устройство Щясинхро'нно-вр'емешюн обработки сигналов, принимаемых по различным пространственным каналам.

В приложениях 1-4 : приведены результаты расчетов величины дисперсии вносимых фазовых флуктуации при когерентном приеме сигналов с модуляцией различном позиционности; шумовых характеристик устройств функциональной электроники, использующих различные типы магннтостатических спиновых волн, с учетом их температурной зависимости; вероятности ошибочного приема в зависимости от параметров СВЧ гетеродина, позиционности принимаемых сигналов и скорости манипуляции при передаче; результаты экспериментальных исследований зависимости вероятности ошибочного приема цифровых сигналов от уровня фазопых флуктуации СВЧ гетеродина на сфере из железо-иттриевого граната, а также параметров системы управления регулируемой линии задержки, использующей поверхностные МСВ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе анализа результатов теоретических и экспериментальных исследований показано, что при приеме высокоскоростны- многопознцнок-ных цифровых сигналов линейная часть сетевого адаптера сказывает на сигнал существенное искажающее воздействие, имеющее мультипликагнЕчуи характер. Установлено, что в качестве источников такого влияния наряду с гетеродинами преобразователей частоты необходимо рассматривать перестраиваемые устройства на базе функциональной электроники МСВ.

'2. Разработана обобщенная математическая модель сетевого адаптера, включающего физически разнородные источники мультипликативного воздействие. позволившая проанализировать помехоустойчивость приема цифровых сигналоь на фоне аддитивных помех с учетом параметров рассматриваемых источников воздействия и принимаемых сигналов;

3. Разработана математическая модель перестраиваемых элементов на базе функциональной электроники МСВ, позволившая произвести оценку их шумовых характеристик с учетом параметров устройства управления перестройкой. типа используемых волн, свойств волиояедущеи структуры и их температурной зависимости;

■I. Теоретически обоснован способ параметрического синтеза составных элементов и сетевого адаптера в целом, состоящий в последовательной оптимизации приемного тракта по критериям минимума суммарной дисперсии фазовых флуктуации и минимума вероятности ошибки измерения информационных параметров сигналов, обеспечивающий требуемое качество обработки сигналов и достоверность приема при заданном виде модуляции.

5 Получены аналитические зависимости, обеспечивающие выбор пара-sierpoB элементов и устройств сетевых адаптеров, обусловливающих их шу-мозые характеристики, при требуемой достоверности, виде модуляции и условиях приема сигнала;

6. На осноье предложенного способа и полученных зависимостей созданы широкополосные сетевые адаптеры для беспроводных РИВС с пониженным на 10...20 дБ уровнем мультипликативного воздействия и обеспечивающих прием сигналов с требуемым качеством при обмене данными в каналах со скоростями, соответствующими стандартам Tl, ТЗ, 10 Base-t и 100 Base-t.

Содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Азиатцев В.Е., Нечаев H.A. Оценка влияния мапштоуправляемых линий задержки на качество приема сигналов цифровых линий связи. / / Научно-технический сборник НПО "Поиск", вып. 1.(112)., 1995.

2. Азиатцев В.Е., Насрединов C.B. Способ повышения точности настройки РПУ с косвенным отсчетом частоты. //XI НТК НПО "Поиск": тезисы докладов, секция N4., 1987.

3. Азиатцев В.Е. Устройство синхронизации частоты СВЧ гетеродина. // XII НТК НПО "Поиск": тезисы докладов, секция N4., 1988.

4. Азиатцев В.Е., Насрединов C.B., Нечаев И.А. Малогабаритное РПУ СВЧ диапазона для приема сигналов цифровых линий связи. / / XIV НТК НПО "Поиск": тезисы докладов, секция N4., 1991.

5. Азиатцев В.Е., Нечаев И.Л., Яковлев О.В. Выбор ва рианга построения синтезатора частоты для малогабаритного радиоприемного устройства. // XV НТК НПО "Поиск": тезисы докладов, секция N5, 1992.

6. Азиатцев В.Е., Сизов A.C. Обоснование требований к спектральным характеристикам синтезаторов цифровых радиолиний, используемых в системах мониторинга. / /Международная конференция "Распознавание-95": тезисы докладов - Курск, 1995.

7. Азиатцев В.Е., Нечаев И.А.. Выбор варианта функциональной схемы многоствольного радиоприемного устройства. // XV НТК НПО "Поиск": тезисы докладов, секция N5., 1992.

8. Азиатцев В.Е.. Нечаев И.А. Оценка влияния параметров магннгоуп-равляемых линий задержки на помехоустойчивость приемника сигналов ПЛС // XVII НТК НПО "Поиск": тезисы докладов, секция Х5.. 1994.

9. Азиатцев В.Е.. Нечаев,.И.А. Методика выбора параметров системы управления магнитоуправляемых ¡линии задержки. //'XVII НТК НПО "Поиск": тезисы докладов, секция'N5., 1994.

10. Азиатцев В.Е. Влияние параметров магнитоуправляемых линии задержки на шумовые характеристики устройств синхронно-временно;-! обработки сигналов. // XIX НТК' НПО "Поиск": тезисы докладов, секция N5.. 1994.

11. Азиатцев В.Е. Особенности проектирования устройств гермоко.чпек-сацнн регулируемых линий задержки на ыагнитостатических спиновых волнах. / / XIX НТК НПО "Поиск": тезисы докладов, секция N5.. 199G.

12. Азиатцев В.Е АС СССР N 1531817, м. кл. Н.04 Bl/10, G Ol S 7/28 с приоритетом от 21.12.1987г.

13. Азиатцев В.Е АС СССР N 1569737, ы. кл. (51)5G Ol R 23/00 с приоритетом от 18.08.1988г.

Соискатель В. Азиатцев.

С»

Заказ 17 Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.

Типография НПО "Поиск"