автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Исследование и разработка метода беспроводного сверхширокополосного доступа по радиоканалам связи

На правах рукописи

[/ССеу ^

Соколова Марина Владимировна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА БЕСПРОВОДНОГО СВЕРХШИРОКОПОЛОСНОГО ДОСТУПА ПО РАДИОКАНАЛАМ СВЯЗИ

□□3451323

Специальность 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

з О ОНТ 200В

Москва-2008

003451323

Работа выполнена на кафедре теории электрических цепей Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (ГОУВПО МТУСИ).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Урядников Юрий Фёдорович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Брюханов Юрий Александрович

кандидат технических наук, профессор Сперанский Валентин Сергеевич

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт радио

Защита состоится «11» декабря 2008 г. в 15 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д219.001.01 при ГОУВПО Московский технический университет связи и информатики по адресу: 111024, г. Москва, ул. Авиамоторная, д. 8А, ауд. А-455.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского технического университета связи и информатики.

Автореферат разослан «/£» 2008 г.

Учёный секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д219.001.01 Р-Ю. Иванюшкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время наблюдается бурное развитие систем цифровой радиосвязи, обусловленное ростом объёма собственно цифровой информации (компьютерные сети, телевидение высокой четкости, связь между цифровыми центрами коммутации). Происходит модернизация существующих сотовых систем за счёт внедрения новых методов обработки сигналов и передачи сообщений по радиоканалам, появляются специализированные системы широкополосного беспроводного доступа. Тем не менее, анализ доступной литературы показал, что существующие системы с трудом отвечают всё возрастающим требованиям к скорости и качеству передачи информации. При этом наблюдается практически полное исчерпание ресурсов радиочастотного спектра.

Развитие высокоскоростных систем цифровой радиосвязи в первую очередь связано с применением сигналов, занимающих широкую полосу частот (десятки МГц). В этом смысле дальнейшее увеличение ширины полосы частот, т.е. переход к технологии сверхширокополосного беспроводного доступа (СШБД), представляется логичным этапом развития таких систем.

В области сверхширокополосных технологий проведено достаточно большое количество исследований. Первые работы появились ещё в конце 1950-х гг. (Д. Росс, К. Роббинс, X. Хармут, Н.В. Зернов, Ю.Б. Кобзарев, Л.Ю. Астанин, A.A. Костылев и другие) и были связаны в основном с развитием радиолокационной техники. Тем не менее, сегодня большой практический интерес представляет разработка именно систем беспроводного доступа. Проведённые к настоящему моменту исследования показывают возможные варианты создания беспроводной сети с небольшим покрытием и с высокой пропускной способностью, работающей в сложных физических условиях (помехи, многолучёвость и т.д.). Например, в Институте инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., IEEE) уже ведётся разработка стандарта IEEE 802.15.4 (UWB, от англ. ultra wideband - «сверхширокополосный»), обеспечивающего скорость передачи информации до 400 Мбит/с.

С другой стороны, рост загрузки радиодиапазона, увеличение уровня индустриальных помех и часто возникающая необходимость сосредоточения большого числа различных радиосредств в ограниченном пространстве привели к значительному усложнению электромагнитной обстановки. Решить проблему оптимизации использования радиочастотного спектра (РЧС) становится всё труднее, поэтому разработка высокоскоростных беспроводных технологий, обеспечивающих работу в уже занятых диапазонах частот, представляется перспективной. Из сказанного следует, что тема диссертационной работы является актуальной и практически значимой.

Цели работы и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка метода сверхширокополосного беспроводного доступа для повышения скорости передачи информации и улучшения электромагнитной совместимости с работающими в том же диапазоне частот системами радиосвязи. Для этого в диссертации решены следующие основные задачи:

1. Проведён синтез сверхширокополосного сигнала, определены параметры сигнала, а также устройства его формирования.

2. Разработан алгоритм обработки сверхширокополосного сигнала в приёмнике.

3. Разработанный метод СШБД обобщён на случай возможного изменения спектральной маски для сверхширокополосных передатчиков.

4. Исследованы параметры помехоустойчивости, электромагнитной совместимости и информационных возможностей разработанного метода.

Методы исследования. В диссертации используются теория передачи сигналов, методы статистической радиотехники, теории цепей, теории вариационного исчисления, теории аппроксимации, а также методы вычислительной математики и программирования.

Научная новизна работы. В работе получены следующие новые научные результаты:

— разработана методика аппроксимации эмпирических моделей ослабления радиосигнала на базе теории электрических фильтров и теории численных методов;

— получено решение задачи синтеза оптимальной несущей для системы СШБД;

— предложены методы модуляции сверхширокополосного сигнала Уолша;

— разработан адаптивный алгоритм дискретной спектральной обработки сверхширокополосного сигнала в приёмнике.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в том, что разработанный метод сверхширокополосного беспроводного доступа обеспечивает ббльшую скорость передачи информации, чем существующие системы, и предоставляет возможность вторичного использования радиочастотного спектра, а предложенный адаптивный алгоритм дискретной спектральной обработки гарантирует высокую помехоустойчивость за счет подавления сильных сосредоточенных по спектру и времени помех.

Полученные результаты и рекомендации используются при проектировании системы сверхширокополосного беспроводного доступа с целью выбора параметров передающего устройства, прогнозирования помехоустойчивости и дальности связи, организации высокоскоростного многоканального доступа. В частности, проведён расчёт бюджета потерь

радиолинии СШБД на основе несущих функций Уолша и получены результаты исследования электромагнитной совместимости такой системы с существующими широкополосными и узкополосными системами связи, а также проведён сравнительный анализ по помехоустойчивости и числу каналов метода СШБД с модуляцией по номеру несущей и с квадратурной амплитудной модуляцией (КАМ).

Основные результаты работы реализованы при выполнении НИР «Полтава-Т» и «Трель», проводимых научно-исследовательской частью МТУСИ; при выработке рекомендаций по внедрению систем широкополосного беспроводного доступа в отрасли связи Кыргызской республики (ОАО «Кыргызтелеком» и др.); в учебном процессе на кафедре теории электрических цепей МТУСИ при курсовом проектировании и в качестве дополнения к лекционному курсу.

Реализация результатов работы подтверждена соответствующими актами.

Личный вклад. Основные результаты, выводы и рекомендации, приведённые в диссертации, получены автором лично.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- VI Международной научно-практической конференции "ТелекомТранс-2008" (Телекоммуникационные и информационные технологии на транспорте России, Сочи, 2008 г.); Международной конференции «Телекоммуникационные и информационные технологии. Состояние и перспективы развития», посвященной 60-летию сети радиорелейных линий и 50-летию телевизионного вещания в Кыргызстане (Бишкек, 2008 г.);

- Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» Ыегтайс (Москва, 2006,2007,2008 гг.);

- Московской отраслевой научно-технической конференции «Технологии информационного общества» (Москва, 2007,2008 гг.);

- VI Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2006 (Москва, 2006 г.);

- Научной конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ (Москва, 2005,2006гг.).

По результатам конкурса среди научных проектов в рамках VI Всероссийской выставки научно-технического творчества молодёжи НТТМ-2006 автор награждена медалью «За успехи в научно-техническом творчестве».

В 2006 г. за научную работу автор удостоена премии для поддержки талантливой молодёжи, учрежденной Указом Президента Российской

Федерации «О мерах государственной поддержки талантливой молодёжи» от 6 апреля 2006 г., №325.

Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе три статьи в ведущих рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК (из них две статьи написаны лично), а также главы в учебном пособии «Математические основы теории электромагнитных полей и волн».

Структура и объем работы. Работа состоит из пяти глав, введения, заключения, списка литературы и приложения, изложена на 165 страницах, иллюстрирована 98 рисунками, содержит 2 таблицы, список литературы включает 166 наименований.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика аппроксимации эмпирических характеристик ослабления радиосигнала обобщённым рядом Фурье.

2. Метод предыскажений сверхширокополосной несущей на входе радиолинии для увеличения скорости передачи информации.

3. Решение задачи синтеза оптимальной сверхширокополосной несущей Уолша по критерию минимума энергии отдельного элемента сигнала на выходе радиолинии при заданной пиковой мощности.

4. Адаптивный алгоритм дискретной спектральной обработки сверхширокополосного сигнала в приёмнике для подавления сильных сосредоточенных по спектру и по времени помех.

5. Результаты анализа помехоустойчивости, скорости передачи информации и электромагнитной совместимости разработанного метода сверхширокополосного беспроводного доступа.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и практическая значимость темы диссертационной работы, сформулированы цель . и задачи исследования, приведена краткая аннотация работы по главам, изложены основные научные результаты и положения, выносимые на защиту.

В первой главе диссертационной работы проведён анализ современного состояния технологий широкополосного и сверхширокополосного беспроводного доступа и определено основное направление дальнейших исследований. Показано, что широкополосные системы обладают рядом значимых преимуществ, среди которых высокая помехоустойчивость, большая пропускная способность, хорошие показатели электромагнитной совместимости, относительно низкая стоимость. В ходе исследования существующих методов установлено, что возможности технологии Wi-Fi не соответствуют новым требованиям по скорости

передачи информации и возможностям многоканального доступа, а сети WiMAX требуют тщательного частотного планирования.

С этой точки зрения применение сверхширокополосного сигнала (СШС) для создания систем персонального уровня массового использования представляется весьма перспективной альтернативой. Для количественной оценки широкополосности сигнала обычна используют относительную (безразмерную) величину Д.,, при этом сверхширокополосным называется сигнал, для которого выполняется следующее условие:

¿,=¿^0,25, (1)

где /,,/„- верхняя и нижняя частоты спектра по уровню -3 дБ.

Заметим, что определение (I) не универсально, а справедливо лишь в определённом диапазоне частот.

При теоретических исследованиях излучения СШС часто используют следующее определение:

Ра =-J—>l, (2)

ст,

где / - длина вибратора, с - скорость света, г. - длительность импульса сигнала.

Тем не менее, на практике оказалось, что в соответствии с таким определением для наиболее распространённых типов антенн сигналы с полосой в несколько ГГц не попадают в класс сверхширокополосных.

Поэтому сверхширокополосным будем называть сигнал, для которого выполняется следующее условие:

Рс} 4/ф Дгф (3)

i "

гдед/с = ITfj^ foUffdf - эффективная полоса сигнала;

S(jf) - спектральная плотность сигнала; j « 2

А/ф= . №(jf)\2c/f - эффективная физическая полоса радиолинии;

" (Dd,

H(jf) - передаточная функция радиолинии; Д т,= —— - эффективная длительность элемента сигнала;

« С») -i

— [h7(i)di - эффективная длительность свободных колебаний радиолинии;

/„,/„- абсциссы максимальных значений соответствующих функций.

В этом случае учитываются как свойства излучающих структур, так и среды распространения, а форма элемента такого сигнала на выходе радиолинии определяется её импульсной характеристикой. Принципиальным отличием сверхширокополосных сигналов является то, что для них режим

свободных колебаний радиолинии является полезным, в то время как для традиционных сигналов этот режим не используется (полезным считается режим вынужденных колебаний, т. е. установившийся режим).

На основе проведённого классификационного анализа различных СШС для разрабатываемого метода выбран сигнал Уолша, наиболее полно удовлетворяющий условию (3), приведённому ранее.

Во второй главе рассмотрено влияние радиолинии на свойства разработанной сверхширокополосной ортогональной несущей Уолша. При этом под радиолинией следует понимать совокупность передающей и приёмной антенн и физической среды распространения.

Несмотря на наличие отдельных результатов по излучению и распространению сверхкоротких импульсов, при решении задач, поставленных в диссертации, оказалось целесообразным получить упрощённую математическую модель радиолинии для широкого диапазона частот. При моделировании радиолинии использован феноменологический подход, который заключается в том, что радиолиния представляется в виде «чёрного ящика» и описывается одной из системных характеристик, например, передаточной функцией. При этом искомая характеристика определяется с помощью аппроксимации любой, в том числе эмпирической, характеристики радиолинии. Основным критерием при определении метода аппроксимации было выбрано условие компромисса между идеальной формой аппроксимирующей функции и сложностью её использования при анализе и синтезе систем и сигналов.

В диссертационной работе предложено несколько методик аппроксимации, обладающих различной точностью и сложностью, при этом наиболее эффективной оказалась универсальная и относительно простая методика моделирования радиолинии с помощью аппроксимации экспериментальных частотных характеристик обобщённым рядом Фурье, которая обеспечивает минимальную среднеквадратическую погрешность в широком диапазоне частот.

Анализ эмпирических амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) широкополосных радиолиний предопределил выбор АЧХ полосового фильтра вида (4) в качестве исходной функции для разработки ортонормированного базиса.

где к - коэффициент широкополосности радиолинии; ; - номер функции;

В диссертации методом математической индукции доказано, что система функций (4) является линейно независимой. После ортогонализации методом Грамма-Шмидта базисные функции (рис. 1) имеют вид:

(4)

£1 = - нормированная частота; а>0 - частота максимума АЧХ.

;,(/ + 1,0) = Я,„( Q) - -7,(1,0), (5)

где - |7(/,П)|| = - норма базисной функции.

1,5

цт)

о

цЗ(П)

tl_4(ii)

-1.5

0,01 0,1 1 10 100 Рис. 1. Ортонормированная система базисных функций

В результате частотная характеристика радиолинии аппроксимируется следующим образом:

Я„(П) = 2с(/)^(/,П), (6)

где С(1) = (7(/,П),Яр,(П)) - коэффициенты обобщенного ряда Фурье; (у) - скалярное произведение;

Яря(П) - аппроксимируемая характеристика радиолинии.

Эффективность разработанной методики подтверждается результатами аппроксимации целого ряда экспериментальных частотных характеристик, при этом точность приближения растёт с увеличением числа членов ряда. Тем не менее, число членов аппроксимирующего ряда существенно уменьшается, если параметр широкополосности к максимально соответствует tfpn(Q) при ее аппроксимации первой функцией (4). Это обеспечивает требуемую точность аппроксимации при наименьшем числе членов п или при неизменном количестве и используемых ортонормированных функций - наибольшую точность приближения. Часто, особенно для однолучевых радиолиний, достаточно лишь первой функции.

В ходе исследования определена простая базовая модель радиолинии, позволившая провести анализ влияния радиолинии на форму сверхширокополосной несущей Уолша. Кроме того, за счет введения системы нормировки оказалось возможным обобщать полученные результаты на случай произвольного частотного диапазона.

В разделе 2.3 показано, что степень искажения формы сигнала радиолинией зависит от соотношения между длительностью элемента

il

/ ¡¡y

> 4 i % «t * si. «i » \,J t\

S. » i* « •i*

*

несущей и длительностью переходной характеристики радиолинии (рис.2), причём при уменьшении длительности элемента (увеличении скорости передачи информации) искажения становятся значительными. Сигнал на выходе радиолинии имеет вид:

(0 = 2£«, {?„(/ - ег.) - [I - <«+1)г„]}, (7)

м»

где е^Ц) - переходная характеристика радиолинии;

о,е (-1,1) - последовательность символов функции Уолша при

нормированной амплитуде несущей СШС;

г„ - нормированная длительность элемента несущей.

£ (О аык'

2 ; 1 Д ?Д |Д Д:>, Шл 1 Ус' I» Д" /

'ля Ш \ 1 ¡\ 1111 !11 1 ¥ ги = 10

70

140

210

280

350

5 (о

ИХ*1 '

л\

1,5 : г. ■' М 1 г 1 п 41 * \ и*« ' .»••• С

' : у ч У ! ; > ш » 1 : .... .... 44 № | 1; /У

3,2 6,4 9,6 12,8

б)

Рис. 2. Форма сигнала на выходе формирующей радиолинии

16

В диссертации предложен метод предыскажений сверхширокополосной несущей на входе радиолинии, позволяющий существенно уменьшить допустимую длительность элемента, а, следовательно, увеличить скорость передачи информации. В результате получено оптимальное соотношение между постоянной дифференцирования предыскажающей цепи и длительностью элементарного импульса сверхширокополосной несущей.

В третьей главе на основе проведённого в первой и второй главах исследования и принятых ограничений и допущений, получено решение задачи синтеза формы оптимальной несущей Уолша для системы СШБД.

Постановка задачи. Анализ современного состояния в сфере систем беспроводного доступа показал необходимость разработки высокоскоростных методов передачи информации при повторном использовании радиочастотного спектра, поэтому в диссертации в качестве критерия оптимальности при синтезе формы несущей выбран минимум

энергии отдельного элемента сигнала при заданной пиковои мощности на выходе радиолинии. Уменьшение эффективной длительности элемента цифровой несущей при заданной длительности символа обеспечивает повышение разрешающей способности элементов, т.е. уменьшение межсимвольных искажений, что позволяет увеличить скорость передачи информации. Уменьшение энергии отдельных импульсов несущей при заданном пиковом значении, например, в конце символа, создаёт предпосылки для вторичного использования заданного диапазона частот.

Пусть радиолиния характеризуется передаточной функцией Н{р). Тогда при синтезе формы СШС на входе радиолинии по выбранному критерию необходимо выполнить условие:

(i„A(i0-i))=(5,„W*exp(-p-/0))=i0

(s2,s2)= Jjj(/)A=m in при

о<»0*1

, (8)

(адН

где 5|(/) - сигнал на входе радиолинии; $2(/) - сигнал на выходе радиолинии; 5|=5,(р),52 =52(р),Я" = И(-р) - соответствующие преобразования Лапласа; (•,•) - скалярное произведение.

Решение поставленной задачи синтеза формы сверхширокополосного сигнала получено методом множителей Лагранжа. Выражение для изображения по Лапласу оптимального входного сигнала имеет вид:

с / _ аг Я(-р)ехр(-р/0)

(9)

где а, и а2 - множители Лагранжа определяются из условия ограничений:

»2 «

8л;

г I Hipfdp

-kof

3.1

Am Ji

+at

i

\mpfdp

4n,-l\H(pf + ai 2

= 1

p*j(l>

(10)

p-j">

показали, что передаточной

Исследования даже в случае функции радиолинии первого порядка аналитическое решение системы нелинейных уравнений (10) в общем виде достаточно сложно. Поэтому в

диссертационной работе получено численное решение данной системы с помощью компьютера. В результате анализа вида полученного оптимального

элемента сигнала (рис. 3) в случае базовой модели радиолинии установлено,

Ч О) i •

R5C 1 ( f

--------- i -J

i ;

I г ]

0,8

1,6

Рис. 3. Форма оптимального элемента несущей

что он сильно сосредоточен по времени, его энергия равна единице, а максимум амплитуды достигается в конце интервала.

Исследование спектральных характеристик синтезированного сигнала на входе радиолинии (рис.4, а) показало, что в области частот основных значений АЧХ радиолинии спектр сигнала имеет обратную зависимость по отношению к АЧХ. Это означает, что оптимальный сигнал на выходе радиолинии имеет равномерную спектральную плотность амплитуд в широкой полосе частот (рис. 4, б), т.е. обеспечено выполнение выбранного критерия оптимальности сигнала.

0,1 г №'">¡7

\\Ш ! и та ПпГТШ

0,1

1

103

10 10'

6)

Рис. 4. Спектральные свойства элемента СШС

И'

В качестве параметра на рис. 4 выбрано максимальное значение оптимального сигнала на выходе радиолинии 5о- 1 соответствует наибольшему значению. Таким образом, чем меньше требование к амплитуде выходного сигнала, тем меньше длительность элемента, а сигнал занимает более широкую полосу частот.

Практическая реализация несущей Уолша, форма элемента которой точно соответствует оптимальной, достаточно сложна. Это объясняется тем, что оптимальный импульс является отрезком восходящей ветви гиперболической функции. Технически реализовать такое устройство на известных элементах аналоговой и цифровой схемотехники затруднительно. С другой стороны, сравнительный анализ форм элементов несущей, полученных при синтезе (рис. 5, а) и при предыскажении с помощью

дифференцирования, показал, что законы их изменения похожи, но обратны по времени. При этом с помощью метода регрессии можно подобрать такое значение постоянной дифференцирования, при котором амплитуды обоих импульсов будут одинаковыми, т.е. реальный импульс (рис. 5, б) соответствует оптимальному по энергии и амплитуде, а также легко реализуем на практике.

15

5 (О

О! О '

-15

1,, 1 1,1 А И X

1 т 1 1 1 1 1 п "М

3,2

6,4 9,6

12,8

16

15

0»_Р 7

-15

1, >1 X 1-, ц

Г г г Г Г ГГ1 \ т

1

5" С)

гш* Ь |

-"о

-1

О 3,2 6,4 9,6 12,8 16

■ б)

И

А

3,2 6,4 9,6 12,8

г)

Рис. 5. Несущие Уолша на входе и выходе радиолинии

Анализ построенных осциллограмм сигналов на выходе радиолинии показал, что оптимальный импульс лучше сформирован по длительности и имеет большую амплитуду (рис. 5, в). Тем не менее, форма реального импульса (рис. 5, г) близка к форме импульса на входе предыскажающей

цепи (подавалась непрерывная несущая Уолша, которая на рис. 5 обозначена пунктирной линией), а это существенно упрощает приёмное устройство.

В четвертой главе проведён сравнительный анализ методов модуляции синтезированного сверхширокополосного сигнала, предложены структурные схемы модуляторов и исследованы вопросы спектральной обработки СШС при приёме.

В случае кодовой R, бит/с модуляции СШС (по номеру ю' функции Уолша) символы сообщения передаются орто- Ю7 тональными сигналами. Анализ построенной зависимости скорое- 10 ти передачи информации от ,

номера диады функций Уолша 10 ^ (00

(рис. 6, в качестве параметра

выбрана длительность импульса Рис.6. Зависимость скорости передачи

несущей Уолша) показал, что информации от номера диады

чрезмерное увеличение номера при кодовой модуляции

диады не имеет смысла, так как, начиная с десятой диады, скорость передачи информации начинает резко падать. Для повышения эффективности системы СШБД рекомендуется кодовую модуляцию использовать для разделения каналов, а для увеличения скорости передачи информации применять квадратурную амплитудную модуляцию.

При использовании KAM квадратурные каналы строятся точно так же, как в случае гармонических несущих. При этом вследствие сверхширокополосности несущей можно использовать любые две функции Уолша одной диады. Из рис. 7 следует, что для увеличения числа каналов необходимо использовать несущие Уолша большей диады, при этом скорость передачи информации в каждом канале уменьшится.

R, Сит/с

101 Ml И IUI Ч 1111111 IIII1I11I ---■--...

|«г---------------------

IV ... ......'-- I I > и 1--- 1111" *

2 10 100 10

Рис.7. Зависимость скорости передачи информации от числа каналов при КАМ-256

В случае спектральной модуляции несущих Уолша для формирования множества сигналов используются все возможные сочетания несущих

R, бит/с

1 »1 = 7

•

/11 = 15

одинаковой мощности на периоде диады, при этом скорость передачи информации не зависит от номера диады (её минимальное значение определяется необходимым числом одновременно работающих каналов).

Проведённое исследование спектров сверхширокополосных сигналов в присутствии различных помех показало, что особое значение при спектральном анализе имеет базис функций, в котором проводится представление сигнала. В диссертационной работе сформулированы основные принципы и обоснована целесообразность применения спектральной обработки СШС в приёмнике. Разработан адаптивный алгоритм дискретной спектральной обработки сверхширокополосного сигнала (рис. 8), обладающий устойчивостью к воздействию сильных

сосредоточенных по спектру и по времени помех.

_

( Вычисление спектра в Л I гармоническом базисе )

Ограничение мощных составляющих спектра

I

Вычисление спектра в базисе импульсных помех

X

Вычисление

порога Ограничения,

Ограничение мощных составляющих спектра

Вычисление спектра в базисе функций Уолша

Фильтрация спектра сигнала

1

^ Гешающее устройство ^

Рис. 8. Структурная схема адаптивного алгоритма дискретной спектральной обработки сверхширокополосного сигнала

Пусть на вход приёмника поступает аддитивная смесь сигнала, белого Гауссова шума (АБГШ) и помех двух видов - узкополосных и импульсных. В этом случае сигнал и помеха имеют различные собственные ортонормированные базисные системы функций т/(/,/)> для СШС Уолша - это ансамбль функций Уолша, для помех, сосредоточенных по частоте или по времени - гармонические или функции Хаара соответственно. При этом преобразование спектра из базиса {^(1,1)} в пространство с другим базисом {?/2(/,/)} описывается с помощью следующего скалярного произведения:

С,=(С2,Ф), (11)

где Ci(/)=(s(r), Tji{l,r)); C2(i) =(s(r), T]2(i,r)); s(r) - смесь сигнала и помех;

Ф(-)=Ф(1,0=Шиг),п1(!,г))=ЁъЦ,гШ1.') - ядро Фурье.

л-0

В соответствии с предложенным алгоритмом обработки СШС на первом этапе последовательно вычисляется спектр смеси сигнала и помех в гармоническом и базисе импульсных помех:

Csn(l) = (s(r),4„(l.r))r=Ccn(0 + Cm(l), (12)

где (•,•) - скалярное произведение соответствующих функций; Сс„(/) и С„„(Г) - спектры сигнала и помехи в базисе помехи.

В спектре по функциям //„(/,() помеха будет доминировать, так как по условию задачи её мощность больше мощности сигнала, т.е. справедливо неравенство:

сял(0»с„(/)|/еД/, (13)

где Л1 - область обобщённой частоты, в которой сосредоточена помеха (узкополосная в данном базисе).

Далее помеха ограничивается по уровню спектра сигнала, как это делается в блоках защиты от узкополосных помех и в широкополосных ограничителях при борьбе с импульсными помехами.

В соответствии с выражением (12) получим:

С,,„(/) = С„,(0+С_(/), (14)

где С„„„([) - спектр ограниченной помехи в её собственном базисе.

Ограниченный спектр (14) далее преобразуется в собственный базис сигнала rfc(i,t) следующим образом:

C,AO = (C„JI)MU)l (15)

где Ф(.и) = (пЛ1>г)>1сЦ>г))г -ядро Фурье.

В результате получим:

Csoc('>Ccl(i)+C„oc(0, (16)

где Ccc(i) и Cmc(i) - дискретные спектры сигнала и ограниченной помехи в базисе сигнала.

В выражении (16) сигнал сосредоточен по спектру в собственном базисе в полосе Ai, следовательно, можно провести его фильтрацию. Тогда на выходе фильтра будет присутствовать сигнал и подавленная (ограниченная и отфильтрованная) помеха, т.е.:

С„ДД') = С„(Д0+С^(Л/). (17)

Фильтрация сигнала при рассмотренной спектральной обработке зависит от используемого метода модуляции. Например, при модуляции по номеру несущей осуществляется режекция всех спектральных составляющих, меньших максимальной но уровню.

Далее, не принимая решения, уточняется значение порога ограничения и проводится второй цикл обработки, при этом для ограничения помех используется первый апостериорный уровень ограничения. Обработка заканчивается, если применение последующего цикла по сравнению с

предыдущим не приводит к существенному изменению порога ограничения.

Предложенный адаптивный алгоритм обработки СШС является устойчивым, поскольку при вычислениях в первом блоке используется одна и та же последовательность сигнала. Погрешность обработки определяется уровнем флуктуационных / р, \ /, р

40

помех, а скорость сходимости - точностью априорного порога

ограничения. На рис. 9 приведены зависимости качества доступа от скорости передачи

информации, причём

= 1.а

= 10. В

30

20

10

к » 1 ' 16 каналов

Ч] £ 128 к- впало в

---

20

60

£0 К. Мбит г

Рис.9. Зависимость качества передачи информации от скорости доступа

качестве параметра

выбрано число каналов одновременного доступа.

Анализ приведённых зависимостей показал, что при значительном увеличении числа каналов качество обработки снижается не существенно, а при увеличении мощности помехи эффективность спектральной обработки повышается.

В пятой главе приведены результаты моделирования разработанного метода сверхширокополосного беспроводного доступа. На примере расчёта бюджета потерь радиолинии показано, что уровень сигнала не превосходит уровень шума.

Анализ влияния предложенного метода СШБД на существующие узкополосные и широкополосные беспроводные системы показал, что в первом приближении СШС на входе приёмника узкополосной системы воспринимается как белый шум. Спектральная плотность СШС постоянна в пределах полосы узкополосного сигнала, более того, даже в полосе порядка 10-20 МГц, что характерно для систем широкополосного беспроводного доступа, спектр достаточно гладок, т. е. такой сигнал несколько повышает уровень шума в узкополосной системе.

Вероятность ошибки {ВЕЯ) при приёме узкополосного сигнала с ФМ-2 в случае синхронной помехи имеет вид:

ВЕХ = ±егМ^(1 + *))+±еГМ^(1-<!>)), (18)

где ег/с() = -Х= Гехр(-—)с(у; 5 = - коэффициент ухудшения

<:, 2 V /с»«1 Д/с„с

качества работы узкополосной системы; А^ - спектральная плотность шума;

ДГ и Д/сшс - полоса узкополосного и сверхширокополосного сигналов;

£би1 и Ест - энергии бита в узкополосной и системе СШБД соответственно.

На рис. 10 показаны нормированные спектральные плотности амплитуд СШС с кодовой модуляцией 5,М(П-ПС), помехи и АЧХ узкополосного приёмника ЯПрУП(П). Графические зависимости, представленные на рис. 10, подтверждают, что система сверхширокополосного доступа практически не влияет на работу других систем радиосвязи, поскольку коэффициент ухудшения качества, даже в самом неблагоприятном случае, не превосходит

Проведённое моделирование полностью подтвердило теоретические данные о хороших информационных возможностях разработанного метода СШБД, а также высокой эффективности предложенного адаптивного алгоритма дискретной спектральной обработки СШС в приёмнике. При этом исследовались следующие модели:

1. Моделирование передачи сигнала, представляющего собой один период функции Уолша.

Пусть передаётся СШС в виде 25-ой функции Уолша, отношение сигнал-шум (ОСШ) на выходе радиолинии составляет величину порядка О дБ, а амплитуды гармонической и импульсной помех в 10 раз превосходят амплитуду полезного сигнала. В этом случае наличие полезного сигнала трудно заметить (рис. 11, а). Тем не менее, последовательное представление сигнала в гармоническом базисе (рис.11, б) и в базисе импульсной помехи (рис. 11, в) позволяет провести ограничение сосредоточенных помех в соответствии с разработанным алгоритмом спектральной обработки. Из спектральной диаграммы сигнала в базисе функций Уолша (рис. 11, г) видно, что соответствующая переданному сигналу составляющая преобладает, а, следовательно, решающее устройство, работающее по принципу максимального правдоподобия, безошибочно определит переданный СШС.

При значительном уменьшении отношения сигнал-шум (рис. 11, д) спектральная диаграмма, поступающая на решающее устройство, может существенно отличаться от диаграммы, полученной для ОСШ, равного 0 дБ. В этом случае осуществить помехоустойчивую демодуляцию достаточно сложно.

4,8 3.6 2,4 1.2

I . / ; 1 ) 1 1

1 | _ГТ_ ! 1

1 1 1 1 (

1 1 1 1 |

ттт!Ттттт1п ! 1 1 * < •

О ОД 0.4 ».6 0,8 1,0 1Д 1.4 1,6 1^1 б)

ст\

г,

¿ГГц

I

! I

I !

I

од

о

соо

12 16 20 24 28 32 В)

-ОД

; м 1 ■ ! { ОСШЙ) дБ

т I 1 1 ] —I—I—

\ ! —!— 1 _ ]_

^ГГГГ ; 1 < 1 1

16 17 19 21

соо

23 25 27 29 Г)

I

I

I

ш

Т"

ОСШ—17 дБ

тт-

I

[

16 17

19

21

27

29

31

23 25 Д)

Рис. 11. Результаты моделирования метода СШБД в случае кодовой модуляции

Отметим, что присутствующие в спектре на рис. 11, г, д составляющие, за исключением полезного сигнала, следует относить к АБГШ, а также к искажению формы элементов сигнала в радиолинии. Уровень сосредоточенных помех практически не влияет на помехоустойчивость разработанного метода, так как при спектральной обработке составляющие таких помех ограничиваются или обнуляются независимо от их начального уровня.

2. Моделирование метода СШБД при использовании КАМ-256.

Пусть информация передаётся в четырёх каналах одновременно. На рис. 12 приведены диаграммы созвездия переданных (белые точки) и принятых (чёрные точки) сигналов четырьмя каналами доступа для различных значений ОСШ. Из анализа полученных диаграмм следует, что при уменьшении отношения сигнал-шум на входе приёмника качество доступа существенно ухудшается.

10

Vi

_ S [~г - JLL-LL.-... ОСШ=-5дБ

п ;

! 1 i

~t j ;

I J i

I (

I i !

1 >

'•1 i [ :

Ui

" 2 4 6 8 10

б)

Рис.12. Результаты моделирования метода СШБД в случае КАМ-256

В результате проведённого сравнительного анализа установлено, что, обладая лучшей частотной эффективностью, метод с KAM имеет низкую помехоустойчивость. Это связано с меньшим по сравнению с кодовой модуляцией расстоянием между сигналами в созвездии. Для улучшения качества доступа при использовании KAM необходимо увеличивать амплитуду сигнала, т.е. ухудшать электромагнитную совместимость, поэтому такая модуляция СШС менее предпочтительна по сравнению с кодовой при вторичном использовании радиочастотного спектра.

В заключении изложены основные результаты работы, позволившие решить актуальную научно-техническую задачу по разработке нового метода сверхширокополосного беспроводного доступа на основе ортогональных несущих функций.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Соколова М.В. Синтез сигнала сверхширокополосного беспроводного доступа // Электросвязь. - 2008. -№8. - С.24-27.

2. Соколова М.В. Сверхширокополосная беспроводная связь: история и перспективы развития // Т-comm - телекоммуникации и транспорт. - 2008. - №2. - С.50-53.

3. Аджемов С.С., Соколова М.В., Урядников Ю.Ф., Штыркин В.В. Сверхширокополосная связь - результат развития технологий широкополосного доступа // Электросвязь. - 2006. - №2. - С. 18-23.

4. Соколов В.А., Соколова М.В. Математические основы теории электромагнитных полей и волн: Учебное пособие. - М.: МТУСИ, 2004. - 52с.

5. Соколова М.В. Алгоритм спектральной обработки в системе сверхширокополосного беспроводного доступа // Intermatic-2008: Материалы VII Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного и оптического приборостроения». - М.: МИРЭА, 2008. - С. 259-262.

6. Соколова М.В., Григорьева Е.Д. Исследование свойств сверхширокополосного сигнала на выходе формирующей радиолинии // Intermatic-2008: Материалы VII Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного и оптического приборостроения». - М.: МИРЭА, 2008.-С. 263-266.

7. Соколова М.В. Адаптивный алгоритм спектральной обработки сверхширокополосного сигнала // Материалы Международной конференции «Телекоммуникационные и информационные технологии. Состояние и перспективы развития», посвященной 60-летию радиорелейной сети и 50-летию телевизионного вещания в Кыргызстане. - Бишкек, 2008. - С.266-269.

8. Соколова М.В. Моделирование метода сверхширокополосного беспроводного доступа // Сборник докладов VI Международной научно-практической конференции «ТелекомТранс-2008». - Сочи, 2008. - С.153-157.

9. Соколова М.В. Исследование электромагнитной совместимости системы сверхширокополосного беспроводного доступа И Сборник докладов VI Международной научно-практической конференции «ТелекомТранс-2008». - Сочи, 2008. - С.158-161.

Ю.Соколова М.В., Григорьева Е.Д. Моделирование элемента несущей сверхширокополосного сигнала на выходе радиолинии // Intermatic-2007: Материалы VI Международной научно-технической конференции. - М.: МИРЭА, 2007. - С. 210-213.

П.Соколова М.В., Григорьева Е.Д., Урядников Ю.Ф. Анализ сверхширокополосного сигнала на выходе формирующей радиолинии П

Труды Московского технического университета связи и информатики. - М.: «ИД Медиа Паблишер», 2007. - С.105-110.

12.Соколова М.В. Моделирование радиолинии для формирования сверхширокополосных сигналов // Тезисы докладов Московской отраслевой научно-технической конференции «Технологии информационного общества». - М.: Инсвязьиздат, 2007. - С.185-186.

13.Соколова М.В. Исследование методов адаптации алгоритмов когерентной демодуляции сигнала GMSK. в многолучевых каналах // Intermatic-2006: Материалы Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения». - М.: МИРЭА, 2006. - С. 227-230.

Н.Урядников Ю.Ф., Соколова М.В. Технология сверхширокополосного беспроводного доступа // Тезисы докладов Научной конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУСИ. - М.: МТУ СИ, 2006. - Книга 1. -С.202.

15.Соколова М.В. Исследование методов адаптации алгоритмов когерентной демодуляции сигнала GMSK в многолучевых каналах // Сборник материалов VI Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ-2006, Москва, 20-24 июня 2006 г.-С. 65-67.

16.Григорьева Е.Д., Соколова М.В., Урядников Ю.Ф. Исследование искажений сверхширокополосного сигнала радиолинией доступа // Труды Московского технического университета связи и информатики. - М.: «ИД Медиа Паблишер», 2008. -Т.1. - С. 274-278.

17. Соколова М.В. Синтез элемента оптимальной несущей на входе радиолинии для систем сверхширокополосного беспроводного доступа // Труды Московского технического университета связи и информатики. - М.: «ИД Медиа Паблишер», 2008. -Т.1. - С.279-282.

Подписано в печать 03.10.08. Формат 60x84/16. Объем 1,4 усл.пл.

_Тираж 100 экз. Заказ 116._

ООО «Инсвязьиздат». Москва, ул. Авиамоторная, 8.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ШИРОКОПОЛОСНОГО БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА.

1.1. Классификация методов и технологий широкополосного беспроводного доступа.

1.2. Анализ методов сверхширокополосного доступа.

1.3. Использование цифровых несущих Уолша для сверхширокополосного беспроводного доступа.

1.4. Выводы.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ НА ВЫХОДЕ РАДИОЛИНИИ БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА.

2.1. Аппроксимация характеристик радиолиний доступа в сантиметровом и дециметровом диапазонах.

2.2. Моделирование радиолиний для излучения сверхширокополосных сигналов.

2.3. Анализ характеристик сверхширокополосных несущих Уолша на выходе радиолинии.

2.4. Оценка искажений сверхширокополосных несущих Уолша на выходе радиолинии.

2.5. Выводы.

3. СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ НЕСУЩИХ УОЛША.

3.1. Исследование задачи поиска оптимальной формы несущей сигнала для сверхширокополосного беспроводного доступа.

3.2. Синтез формы элемента цифровой несущей заданной мощности на входе радиолинии по критерию минимума энергии импульса.

3.3. Исследование характеристик оптимальной сверхширокополосной несущей на выходе радиолинии.

3.4. Практическая реализация оптимальной несущей Уолша.

3.5. Выводы.

4. АНАЛИЗ МЕТОДОВ МОДУЛЯЦИИ И СПЕКТРАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ В РАДИОКАНАЛАХ

ДОСТУПА.

4.1. Методы модуляции сверхширокополосных несущих Уолша.

4.2. Исследование спектра сверхширокополосных сигналов Уолша.

4.3. Спектральная обработка сверхширокополосных сигналов в приёмнике.

4.4. Исследование адаптивного алгоритма спектральной обработки сверхширокополосных сигналов.

4.5. Выводы.

5. МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДА СВЕРХШИРОКОПОЛОСНОГО БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА: АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ И ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ.

5.1. Влияние сверхширокополосного беспроводного доступа на другие системы радиосвязи.

5.2. Анализ особенностей расчёта бюджета потерь радиолинии СШБД.

5.3. Особенности цифровой обработки сигнала Уолша.

5.4. Моделирование метода сверхширокополосного беспроводного доступа.

5.5. Выводы.

Топология информационной инфраструктуры любого уровня предполагает обязательное наличие в ней доступа пользователей, который осуществляется по различным каналам связи. Тем не менее, наблюдается устойчивая тенденция внедрения систем широкополосного беспроводного доступа (ШБД). За период с 2000 года по 2007 год число абонентов широкополосного доступа в мире возросло в десять раз и составляет в настоящее время около 250 млн. [28]. Темпы роста числа абонентов ШБД ещё выше, за последние три года их число увеличилось в три раза, хотя и составляет значительно меньшую часть из общего числа абонентов широкополосного доступа [52]. В отличие от проводных технологий широкополосного доступа xDSL (digital subscriber line) и сетей кабельного телевидения, беспроводная система может быть развёрнута за короткий срок, требует значительно меньших капитальных затрат на построение и прекрасно подходит для регионов, где применение кабельных широкополосных сетей доступа экономически нецелесообразно или невозможно.

Другие возможные сферы применения оборудования ШБД включают подключение удаленных и локальных узлов распределительных сетей и сетей доступа; высокоскоростную передачу данных для мобильных пользователей; создание резервных каналов к уже существующим кабельным, а также организацию инфраструктуры при чрезвычайных ситуациях и для временного использования.

В основе технологий ШБД лежит применение сигналов, занимающих широкую полосу частот (десятки МГц) [27]. В этом смысле дальнейшее увеличение ширины полосы частот, т.е. переход к технологии сверхширокополосного беспроводного доступа (СШБД), представляется логичным этапом развития систем беспроводного доступа.

До 1989 года для обозначения сверхширокополосных систем пользовались понятиями сигналов «без несущей», «импульсных», «несинусоидальных». Определение термина «сверхширокополосные устройства» введено агентством Министерства обороны США в 1990 году и скорректировано в 2000 году: к сверхширокополосным устройствам относятся все системы с полосой частот не менее 1,5 ГГц, а также устройства, у которых ширина полосы частот по уровню —10 дБ составляет по крайней мере 25 % от значения центральной частоты [77-79].

Работы в области сверхширокополосных систем вызвали повышенный интерес в конце 1950-х гг. [82] в связи с развитием радиолокационной техники. В это время появляются первые работы по генерации и распространению ультракоротких импульсов и шумоподобных сигналов, вскоре выдвигается идея использования импульсов длительностью порядка одной наносекунды для радиолокационных систем с высоким разрешением. Развитие приёмо-передающей техники в 1960-1970-х гг. привело к созданию генераторов и приёмпиков ультракоротких импульсов, а также эффективных широкополосных антенн [134-139], которые стали прекрасной базой для дальнейших разработок. В 1972 - 1973 гг. американские исследователи Д. Росс и К. Роббинс получают основополагающие патенты в области сверхширокополосной связи, параллельно с ними аналогичные исследования проводит X. Хармут [77-79]. В 1987 году американская компания Multispectral Solutions при участи Д. Росса по заказу правительства США разрабатывает систему связи с высокой скрытностью и помехоустойчивостью.

В это же время проводятся исследования советскими учеными [82], преимущественно в области радарной техники (работы Н.В. Зернова, Ю.Б. Кобзарева, JI.IO. Астанина, A.A. Костылева и другие), к началу 1990-х гг. уже созданы гражданские и военные сверхширокополосные системы (радиолокация, геолокация, позиционирование и другие). Первые системы связи с кодовым разделением каналов были предложены в СССР в середине 1980-х гг. В.В. Крыловым в Горьковском политехническом институте. Однако, с началом «перестройки» многие работы в области сверхширокополосных технологий приостанавливаются.

Сегодня всплеск исследований в сфере сверхширокополосных систем обусловлен попытками коммерческого применения подобных систем [82, 86, 91, 102 и др.]. Например, Институтом инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., IEEE) ведётся разработка стандарта IEEE 802.15.4 (UWB - от англ. ultra wideband, что означает «сверхширокополосный»). В соответствии с классификацией IEEE к СШС относятся сигналы с шириной спектра более 500 МГц в диапазоне от 3,1 до 10,6 ГГц. При этом собственно на сигналы не накладывается никаких ограничений, и применение сверхкоротких импульсов не является обязательным. С другой стороны, одним из основных недостатков системы исключительно на базе импульсного подхода является большое значение пик-фактора, что существенно затрудняет реализацию приёмного и передающего тракта на КМОП-структурах. Устройства на подобных структурах обладают такими ценными свойствами, как миниатюрные размеры, низкое потребление мощности, высокое быстродействие, а также хорошая технологичность, определяющая низкую стоимость при серийном производстве. Стремительное развитие микроэлектронной цифровой и аналогово-цнфровой элементной базы изменило радиоприёмный тракт в тех его частях, которые традиционно выполнялись исключительно с применением аналоговых решений, открыло путь к изменению архитектуры приёмного тракта. Происходит внедрение цифровой обработки сигналов в узлы, ранее считавшиеся чисто аналоговыми, и приближение цифровой обработки сигналов к антенне. Высокая степень интеграции цифровых микросхем позволяет реализовывать даже очень сложные алгоритмы приёма сигналов, сохраняя приемлемые объём и стоимость аппаратуры.

Рост загрузки радиодиапазона, увеличение уровня индустриальных помех и часто возникающая необходимость сосредоточения большого числа различных радиосредств в ограниченном пространстве привели к значительному усложнению электромагнитной обстановки, которая во многих случаях изменяется непредсказуемым образом из-за невозможности регулирования работы всех радиосредств, изменения условия распространения радиоволн, интерференционных замираний и других факторов. Не отсутствие прогрессивных технологий и новейшего оборудования, а именно острый дефицит радиочастот в наиболее освоенных и удобных для использования диапазонах становится основным препятствием дальнейшего развития современных систем радиосвязи, радиовещания и телевидения [81].

Решить проблему оптимизации использования радиочастотного спектра (РЧС) становится всё труднее, поскольку возрастающая интенсивность использования РЧС сопровождается его значительной перегрузкой и возникновением чрезвычайно острых проблем электромагнитной совместимости. Динамичное развитие мультисервисных сетей, перспективы построения Российской информационной инфраструктуры показывают тенденцию к постоянному росту потребностей в полосе пропускания каналов связи [83]. Поэтому разработка беспроводных технологий, позволяющих рассмотреть возможности повторного использования занятых диапазонов частот и, тем самым, повысить эффективность использования РЧС, представляется перспективной. Из сказанного следует, что тема диссертационной работы является актуальной и практически значимой.

Целью диссертационной работы является разработка метода сверхширокополосного беспроводного доступа для повышения скорости передачи информации и улучшения электромагнитной совместимости с работающими в том же диапазоне частот системами радиосвязи. Для этого необходимо решить следующие основные задачи:

1. Синтезировать сверхширокополосный сигнал, определить параметры сигнала, а также устройства его формирования.

2. Разработать алгоритм обработки сверхширокополосного сигнала в приёмнике.

3. Обобщить разработанный метод СШБД на случай возможного изменения спектральной маски для сверхширокополосных передатчиков.

4. Исследовать параметры помехоустойчивости, электромагнитной совместимости и информационных возможностей разработанного метода.

Перечисленный комплекс задач решается в данной диссертации, которая состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.

5.5 Выводы

1. Анализ влияния СШС на качество доступа существующих систем радиосвязи в спектральной и временной областях показал, что разрабатываемая система СШБД практически не оказывает влияния на узкополосный доступ. При совместной работе отношение сигнал-шум на входе решающего устройства существующих систем связи увеличивается на пренебрежимо малую величину, а реакция узкополосного фильтра приёмника на СШС по форме соответствует импульсной характеристике фильтра. При этом её амплитуда на несколько порядков меньше реакции на полезный сигнал, а коэффициент ухудшения качества работы системы даже в самом неблагоприятном случае не превосходит сотых долей.

2. Исследования воздействия нескольких сверхширокополосных систем на узкополосную систему радиосвязи, расположенную в зоне действия СШБД показали, что даже при высокой плотности распределения передатчиков СШБД они практически не влияют на работу узкополосных систем радиосвязи.

3. Анализ особенностей расчёта бюджета потерь радиолинии СШБД показал, что необходимо учитывать потери распространения СШС на частоте нормировки модели радиолинии. На примере расчёта бюджета потерь показано, что сигнал СШБД находится «под шумом».

4. Моделирование метода сверхширокополосного беспроводного доступа при использовании кодовой модуляции в сложной помеховой обстановке показало его высокую помехоустойчивость, а также существенные возможности по увеличению скорости доступа до сотен Мбит/с. Проведенный математический эксперимент полностью подтвердил высокие возможности разработанного МСД при кодовой модуляции с точки зрения электромагнитной совместимости и скорости передачи информации.

5. Моделирование метода СШБД с использованием КАМ-256 подтвердило его уникальные возможности по скорости передачи информации (до нескольких Гбит/с) и организации многоканального доступа. Тем не менее, вторичное использование занятого частотного спектра при больших дальностях доступа не целесообразно из-за низкой помехоустойчивости такого СШБД.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертации разработан новый метод сверхширокополосного беспроводного доступа на основе ортогональных несущих функций. Несущая формируется с помощью непрерывных функций Уолша, форма элемента несущей Уолша определяется решением задачи синтеза оптимальной формы элемента несущей (глава 3). В зависимости от конкретных требований по пропускной способности и числу каналов возможно использование кодовой, квадратурной амплитудной или модуляции по спектру. В приёмнике предусмотрено использование алгоритмов дискретной спектральной обработки для уменьшения степени влияния сильных помех.

Разработанный метод, в отличие от существовавших ранее, основан на применении цифровых несущих Уолша. В результате становится возможным обеспечить высокую скорость передачи информации (сотни Мбит/с), сохраняя хорошие показатели электромагнгитной совместимости и помехоустойчивости, предоставляется возможность повторного использования уже занятого диапазона частот. Разработанный метод позволяет скомпенсировать энергетические потери в радиолинии за счёт увеличения базы сигнала, а не мощности импульсов, как это принято в существующих сверхширокополосных системах связи.

Разработана методика аппроксимации характеристик эмпирических моделей ослабления радиоволн при распространении в условиях города, а также экспериментальных АЧХ радиолиний в дециметровом и сантиметровом диапазоне радиоволн, основанная на теории электрических фильтров и теории численных методов. Получена система ортонормированных функций, позволяющая с требуемой точностью проводить аппроксимацию характеристик реальных радиолиний обобщённым рядом Фурье.

Разработан метод предыскажений сверхширокополосной несущей на входе радиолинии, позволяющий существенно уменьшить допустимую длительность элемента и, тем самым, увеличить скорость передачи информации. В результате исследований получено оптимальное соотношение между постоянной дифференцирования предыскажающей цепи и длительностью элементарного импульса сверхширокополосной несущей.

Решена задача синтеза оптимальной формы элемента сверхширокополосного сигнала, позволяющего либо максимизировать скорость передачи информации, либо увеличить энергетическую скрытность и электромагнитную совместимость при повторном использовании диапазона частот. Проведено исследование формы сигнала на входе и выходе радиолинии при различных значениях параметров линии.

Полученное общее описание манипулированного сигнала Уолша при дискретно-кодовой модуляции позволило определить наиболее рациональные способы модуляции сверхширокополосных сигналов. Разработаны структурные схемы модуляторов по номеру несущей, с использованием и без использования KAM, а также модулятора по спектру. Эти схемы допускают техническую реализацию па существующей элементной базе радиоэлектроники.

Анализ потенциальной скорости передачи информации, обеспечиваемой предложенным МСД показал, что при использовании наиболее простого метода модуляции по номеру несущей не целесообразно применять функции Уолша больших диад. При использовании KAM и кодового разделения каналов можно реализовать большую скорость доступа для значительного числа каналов одновременного доступа, поскольку в этом случае обнаружена слабая зависимость скорости передачи информации одного канала от общего числа каналов. При использовании модулятора несущих Уолша по спектру установлено, что скорость передачи информации не зависит от номера диады функций Уолша. Это позволяет определить оптимальный номер диады для заданного числа каналов доступа.

Исследование дискретных спектров сверхширокополосных сигналов в присутствии различных помех показало, что особое значение при спектральном анализе имеет базис функций, в котором проводится представление сигнала. Сформулированы основные принципы спектральной обработки сверхширокополосного сигнала в приемнике, позволяющей эффективно бороться с помехами, сосредоточенными либо по спектру, либо по времени.

Разработан адаптивный алгоритм обобщенной спектральной обработки смеси сигнала и помех, который обладает устойчивостью к воздействию сильных сосредоточенных помех. Полученные аналитические и графические зависимости позволяют обоснованно выбирать основные характеристики сигналов Уолша для организации многоканального беспроводного доступа.

Спектральный анализ влияния сверхширокополосного сигнала на качество доступа существующих систем связи показал, что разрабатываемая система СШБД практически не оказывает влияния на узкополосный доступ. При совместной работе отношение сигнал-шум на входе решающего устройства существующих систем связи уменьшается на пренебрежимо малую величину порядка сотых долей процента. На примере расчёта бюджета потерь радиолинии СШБД показано, что сигнал СШБД находится «под шумом».

Моделирование метода сверхширокополосного беспроводного доступа при использовании кодовой модуляции в сложной помеховой обстановке показало его высокую помехоустойчивость, а также существенные возможности по увеличению скорости доступа до сотен Мбит/с. Моделирование метода СШБД с использованием КАМ-256 подтвердило его уникальные возможности по скорости передачи информации (до нескольких Гбит/с) и организации многоканального доступа. Тем не менее, повторное использование радиочастотного спектра при больших дальностях доступа не целесообразно ввиду низкой помехоустойчивости такого СШБД.

Полученные результаты могут быть использованы при проектировании системы сверхширокополосного беспроводного доступа с целью выбора параметров передающего устройства, прогнозирования помехоустойчивости и дальности связи, организации высокоскоростного многоканального доступа.

1. Аджемов С.С. Метод оценки параметра задержки для широкополосных систем связи с временным разделением. Метрология и измерительная техника в связи, №1,1998, С. 27-28

2. Афанасьев В.П., Королькова Т.В. Оптимизация автокорреляционного алгоритма обработки составных широкополосных сигналов // Труды РТНОРЭС им. A.C. Попова, серия: научная сессия, посвященная Дню радио, выпуск: LXI: Москва, 2006. -С. 36-38.

3. Афанасьев В.П., Иванов Г.Ю. О выборе способа представления наблюдений при обработке сигнала в условиях действия комплекса помех // Труды РТНОРЭС им. A.C. Попова, серия: научная сессия, посвященная Дню радио, выпуск: LVIII: Москва, 2003. -С. 40-42.

4. Арсенин В.Я. Распространение электромагнитных импульсов над земной поверхностью. М.: МГУ, 1970.-186 с.

5. Альперт Я.Л., Гусева Э.Г., Флигель Д.С. Распространение низкочастотных волн в волноводе Земля-Ионосфера. М.: Наука, 1967. - 122с.

6. Афанасьев В. В., Горностаев Ю. М. Эволюция мобильных сетей — М.: ИТЦ «Мобильные коммуникации», 2001.

7. Ахмед Н., Pao K.P. Ортогональные преобразования при обработке цифровых сигналов: Пер. с англ./Под ред. И.Б. Фоменко.- М.: Связь, 1980. -248с

8. Бабаков И.Ю. и др. Системы связи с кодовым разделением каналов.- С-П.: 1999.-120с.

9. Бабков Ю.В., Вознюк М.А., Михайлов П.А. Сети мобильной связи. Частотно -территориальное планирование. М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 224с.

10. Бадалов А.П., Михайлов A.C. Нормы на параметры электромагнитной совместимости РЭС. М.: Радио и связь, 1990. 384с.

11. Бахтияров Г.Д. Цифровая обработка сигналов: проблемы и основные направления повышения эффективности. — Зарубежная радиоэлектроника, 1984, №12, С.48-66.

12. Бебих Н.В., Денисов A.M. Взаимная спектрально-корреляционная обработка сигналов в различных ортогональных базисах, Изв. вузов СССР. Радиоэлектроника, 1983, №3, с. 3-7.

13. Борисов В.И. и др. Помехозащищённость систем радиосвязи с расширением спектра сигналов методом псевдослучайной перестройки рабочей частоты. — М.: Радио и связь, 2000, 384с.

14. Быховский М.А. Освоение РЧС и его использование для связи и вещания в XX столетии. 2001, №5, с. 52-55.

15. Ван Трис Г. Теория обнаружения, оценок и линейной модуляции. Пер. с англ. — М.: Сов. Радио, 1972. 744с.

16. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и связь, 1985.-364 с.

17. Варакин JI.E., Москвитин В.Д. Перспективы развития телекоммуникационного комплекса России по 2015 год. Труды международной академии связи, №2 (18) ,2001, С.2-8.

18. Винницкий A.C. и др. Радиосистемы межпланетных космических аппаратов. М.: Радио и связь, 1993, 316 с.

19. Голубов Б.И., Ефимов A.B., Скворцов В.А. Ряды и преобразования Уолша: Теория и применение. М.: Наука, 1987. -344с.

20. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Наука, 1971. - 1108с.

21. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи.М.: АОЗТ «Эко-Трендз КО». 1996, 196с.

22. Диксон Р.К. Широкополосные системы.: Пер. с англ. М.: Связь,1979. - 304с.

23. Дядюнов Н.Г., Сенин А.И. ортогональные и квазиортогональные сигналы. М.: Связь, 1977.-224с.

24. Дьякова O.A., Шаронин С.Г. Технологии широкополосного доступа для рынка SONO. Технологии и средства связи. № 3, 2002, с. 74-78.

25. Ермаков С. М. Метод Монте-Карло и смежные вопросы М.: Наука, 1971. -328с.

26. Ефимов А.Р. Полоса для всех: конкурирующие технологии широкополосного доступа. Технологии и средства связи. — № 3, 2002, с. 48-54.

27. Журнал о беспроводной и мобильной радиосвязи "WIRELESS RUSSIA". №5, 2005.

28. Ипатов В.П., Камалетдинов Б.Ж. и др. Дискретные последовательности с хорошими корреляционными свойствами. Зарубежная радиоэлектроника. -1989.-№9.-C.3-13.

29. Зубарев Ю.Б., Трофимов Ю.К., Шлома A.M., Бакулин М.Г., Крейнделин В.Б. Новые алгоритмы формирования и обработки сигналов в системах подвижной связи. Электросвязь. - 2004. - № 3. - с. 11-13.

30. Зюко А.Г., Фалько А.И. и др. Помехозащищенность и эффективность систем передачи информации. М.: Радио и связь, 1985.-272 с.

31. Иммореев И., Судаков А. Сверхширокополосные и узкополосные системы связи: совместная работа в общей полосе частот // Электроника: наука, технология, бизнес. 2003. - №2. - С. 36-39.

32. Имореев И.Я., Синявин А.Н. Излучение сверхширокополосных сигналов. -Антенны, выпуск 1(47), 2001. С. 8-15.

33. Ипатов В.П., Камалетдинов Б.Ж. и др. Дискретные последовательности с хорошими корреляционными свойствами. Зар. радиоэлектроника. -1989.-№9.-С.3-13.

34. Калинин В.И. Сверхширокополосная передача информации на основе шумовых сигналов Труды Российского НТОРЭС им. А. С. Попова. Серия: Сверхширокополосные сигналы и сверхкороткие импульсы в радиолокации, связи и акустике, М.: Инсвязьиздат, 2005, С.29-32.

35. Кей С.М., Марпл C.JI. Современные методы спектрального анализа. ТИИЭР.-1981 .-Т.69, №11 .-с.5-51.

36. Комашинский В.И., Максимова A.B. Системы подвижной радиосвязи с пакетной передачей информации. Основы моделирования. М.: Горячая линия- Телеком,2007. -176с.

37. Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров.: Пер. с англ. Под ред. И.Г. Арамановича. М.: Наука, 1968. - 720с.

38. Куликов E.H., Трифонов А.П. Оценка параметров сигналов на фоне помех. М.: Сов. радио. 1978, -296с.

39. Кларк Дж. Мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи. Пер. с англ. Под ред. Б.С. Цибакова. М.: Радио и связь, 1987.392 с.

40. Кловский Д.Д., Конторович В.Я.и др. Модели непрерывных каналов на основе стохастических дифференциальных уравнений.- М.: Радио и связь, 1984.-248 с.

41. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники — М.: Радио и связь, 1989.-656с.

42. Лосев В.В. Дискретные сигналы на основе функций Уолша для многоканальной системы передачи информации. Радиотехника и электроника, 1979, т.24, №11. -с. 22-25.

43. Лях М. Сверхширокополосная технология новое поколение персональных беспроводных сетей. М.: WIRELESS RUSSIA - №5, 2005, с. 62-67.

44. Маковеева М. М., Шинаков Ю. С. Системы связи с подвижными объектами. — М.: Радио и связь, 2002. 440с.

45. Милстайн Л.Б. Методы подавления помех в системах радиосвязи с широкополосными сигналами. ТИИЭР. -1988. -Т.76, №6. -с.19-36.

46. Марков Г.Т., Петров Б.М. И др. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Сов. Радио, 1979, 373с.

47. Мясковский Г.М. Системы производственной радиосвязи. М.: Связь, 1980, 211с.

48. МККР Отчеты и рекомендации МККР том VIII часть 3, XVI Пленарная ассамблея, Дубровник, 1986.

49. Невдяев Л.М. Широкополосная эволюция. Размышления о широкополосном беспроводном доступе. М.: WIRELESS RUSSIA №5, 2005с. - С.21-25.

50. Невдяев Л.М. Еще одна "последняя миля". М.: WIRELESS RUSSIA №5, 2005с.- С.42-45.

51. Невдяев Л.М. Англо-русский толковый словарь терминов и сокращений по беспроводным технологиям. М.: WIRELESS RUSSIA №5, 2005. - С.68-80.

52. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. М.: Воениздат, 1989. -350с.

53. Парфенов Ю.А., Рысин Л.Г. Медные кабели для городских телефонных сетей. Вестник связи. — 2002 №1.

54. Прокис Д. Цифровая связь. Пер. с англ., ред. Д.Д. Кловский. М.: Радио и связь, 2000. - 797 с.

55. Пугачев B.C. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 496с.

56. Pao С.Р. Линейные статистические методы и их применения. М.: Наука, 1968. -548с.

57. Сарвате Д.В., Персли М.Б. Взаимнокорреляционные свойства псевдослучайных и родственных последовательностей. ТИИЭР. -1990. -Т.68, №5.

58. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд 2. пер. с англ. Под общей ред. A.B. Назаренко. 2003. 344с.

59. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. — Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Радио и связь. 1982. - 624с.

60. Трахтман A.M. Введение в обобщенную спектральную теорию сигналов. М.: Сов. Радио, 1972.-352с.

61. Тузов Г.И., Сивов В.А., Урядников Ю.Ф.и др. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. М.: Радио и связь, 1985.-264 с.

62. Тузов Г.И., Урядников Ю.Ф. и др. Адресные системы управления и связи. Вопросы оптимизации. -М.: Радио и связь, -1993. -384 с.

63. Тузов Г.И., Урядников Ю.Ф.и др. Оптимизация сигналов Уолша для быстрой синхронизации приемника. Радиотехника и электроника. -1983. №8. с.1927-1932.

64. Тепляков И.М. Помехозащищенность радиолиний с широкополосными сигналами. — Радиотехника, 1982, №12 С.36-41.

65. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. Статистический анализ данных на компьютере/ Под ред. В.Э. Фигурнова-М.: ИНФРА-М, 1998.-528с.

66. Урядников Ю.Ф., Аджемов С.С. Сверхширокополосная связь. Теория и применение.- М.: COJIOH-Пресс, 2005. 368с.

67. Урядников Ю.Ф., Гаврилов М.И. Помехоустойчивость квазиоптимального приема сигналов Уолша. Изв. вузов СССР. Радиоэлектроника, 1985, №11.-С.31-34.

68. Урядников Ю.Ф. Помехоустойчивость обобщенной спектральной обработки сигналов. Радиоэлектроника, -1990, №12, -С.86-93.

69. Урядников Ю.Ф., Гаврилов М.И. Модель цифровых сигналов на выходе земного радиоканала. Радиотехника. -1991. №2. -С.32-37.

70. Урядников Ю.Ф., Штыркин В.В. Технология сверхширокополосного абонентского доступа по проводным линиям. Электросвязь, 2004, №6, С. 2731.

71. Феер К. Беспроводная цифровая связь, пер. с англ. / Под ред. В.И. Журавлева. М. Радио и связь, 2000.-262с.

72. Френке Л. Теория сигналов. Пер. с англ. М.: Сов. радио, 1974. - 344с.

73. Хазел Г.Е. Справочник по расчету фильтров. Пер. с англ. под ред. А.Е. Знаменского. М. "Сов. радио", 1974, 288с.

74. Хармут Х.Ф. Передача информации ортогональными функциями. Пер. с англ. Дядюнова Н.Г. и Сенина А.И. М.: Связь. 1975. - 272 с.

75. Хармут Х.Ф. Теория секвентного анализа. Пер. с англ. под ред. Мальцева А.П.-М.: Мир, 1980. 574с.

76. Хармут Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи. М.: Радио и связь, 1985, 365с.

77. Чайко К.И. Использование функций Уолша для передачи данных по каналам с кратковременными перерывами. Радиотехника, 1980 т.35, №1. — с.39-43.

78. Шамотин В.А. Нормативно-правовое регулирование использования радиочастотного спектра в России. Технологии и средства связи, 2003, №2. -С.13-17.

79. Шахнович И. Современные технологии беспроводной связи. М.: Техносфера, 2004. 168с.

80. Широкополосные мультисервисиые сети. Специальный выпуск журнала "Технологии и средства связи". 2005.

81. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и систем. / Под ред. Царькова Н.М.-М.: Радио и связь, 1985. -272с.

82. Ямпольский Э.М. Вариационные принципы согласования сигналов с каналами связи. М. Радио и связь, 1987. - 136с.

83. А. F. Molisch, J. R. Foerster, and M. Pendergrass, "Channel Models for Ultrawideband Personal Area Networks," IEEE Wireless Communications Magazine, vol. 10, no. 6, pp. 14-21, December 2003.

84. H. L. Bertoni, Radio Propagation for Modern Wireless Systems, Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2000.

85. R. M. Buehrer, A. Safaai-Jazi, W. A. Davis, and D. Sweeney, "Characterization of the UWB Channel," Proc. IEEE Conference on Ultra Wideband Systems and Technologies, pp. 26-31, Reston, VA, November 2003.

86. L. Stutzman and W. A. Davis, "Antenna Theory," Wiley Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering, vol. 1, Webster, John G., ed., New York: John Wiley & Sons, 1999.

87. D. M. McKinstry and R. M. Buehrer, "UWB small-scale Channel Modeling and System Performance," Proc. IEEE Vehicular Technology ConferenceFall, pp. 6-10, Orlando, FL, September 2003.

88. Alvarez, G. Valera, M. Lobeira, R. Torres, and J. L. Garcia "New Channel Impulse Response Model for UWB Indoor System Simulations," Proc. Spring 2003 Vehicular Technology Conference, pp. 1-5, Seoul, Korea, April 2003.

89. D. Cassioli, M. Z. Win, and A. F. Molisch, "A Statistical Model for the UWB Indoor Channel," Proc. IEEE Vehicular Technology ConferenceSpring, vol. 2, pp. 11591163, Rhodes, Greece.

90. D. Cassioli, M. Z. Win, and A. F. Molisch, "The Ultra-Wide Bandwidth Indoor Channel: From Statistical Study to Simulations," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 20, no. 6, pp. 1247-1257, August 2002.

91. R. J.-M. Cramer, R. A. Scholtz, and M. Z. Win, "Evaluation of an Ultra-WideBand Propagation Channel," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 50, issue 5, pp. 561-570, May 2002.

92. IEEE 802.15 WPAN High Rate Alternative PHY Task Group 3a (TG3a), http://wwvv.ieee802.org/15/pub/TG3a.html.

93. Foerster and Q. Li, "UWB Channel Modeling Contribution from Intel," (doc: IEEE P802.15-02/279-SG3a), Available at http://izrouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2002/Jul02/.

94. S. S. Ghassemzadeh, L. J. Greenstein, A. Kavcic, T. Sveinsson, and V. Tarokh, "UWB Indoor Path Loss Model for Residential and Commercial Buildings," Proc. IEEE Vehicular Technology ConferenceFall, vol. 5, pp. 3115-3119, 2003.

95. S. S. Ghassemzadeh, R. Jana, C. W. Rice, W. Turin, and V. Tarokh, "A Statistical Path Loss Model for In-Home UWB Channels," Proc. IEEE Conference on Ultra Wideband Systems and Technologies, pp. 59-64, Baltimore, MD, May 2002.

96. S. S. Ghassemzadeh and V. Tarokh, "UWB Path Loss Characterization In Residential Environments," Proc. IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium, pp. 501-504, June 2003.

97. V. Hovinen et al., "A Proposal for a Selection of Indoor UWB Path Loss Model," IEEE document no. 02280rlP802.15, Available at http://grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2002/Jul02.

98. J. Keignart and N. Daniele, "Subnanosecond UWB Channel Sounding in Frequency and Temporal Domain," IEEE Conference on Ultra Wideband Systems and Technologies, pp. 25-30, Baltimore, MD, May 2002.

99. J. Keignart, J. B. Pierrot, N. Daniele, and P. Rouzet, "UWB Channel Modeling Contribution from CEA-LETI and ST Microelectronics," IEEE document no. P802.15-02/444-SG3a, Available at http://grouper.ieee.org/groups/802/15/pub/2002/Nov02/.

100. Pagani, P. Pajusco, and S. Voinot, "A Study of the Ultra-Wideband Indoor Channel: Propagation Experiment and Measurement Results," in COST273., TD(030)060, January 2003.

101. C. Prettie, D. Cheung, L. Rusch, and M. Ho, "Spatial Correlation of UWB Signals in a Home Environment," Proc. IEEE Conference on Ultra Wideband Systems and Technology, pp. 65-69, Baltimore, MD, 2002.

102. S. Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice, 2nd ed., Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2002.

103. J. A. Dabin, et al., "The Effects of Antenna Directivity on Path Loss and Multipath Propagation in UWB Indoor Channels," Proc. IEEE Conference on Ultra Wideband Systems and Technologies, pp. 305-309, Reston, VA, November 2003.

104. L. Rusch, C. Prettie, D. Cheung, Q. Li, and M. Ho, "Characterization of UWB Propagation from 2 to 8 GHz in a Residential Environment," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, submitted for publication.

105. S. Y. Seidel and T. S. Rappaport, "914 MHz Path Loss Prediction Models for Indoor Wireless Communications in Multi-floored Buildings," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 40, no. 2, pp. 207-217, February 1992.

106. P. Withington, R. Reinhardt, and R. Stanley, "Preliminary Results of an Ultrawideband (Impulse) Scanning Receiver," Proc. IEEE Military Communications Conference, vol. 2, pp. 1186-1190,1999.

107. M. Z. Win and R. A Scholtz, "Characterization of Ultra-Wide Bandwidth Wireless Indoor Channels: A CommunicationTheoretic View," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 20, no. 9, December 2002.

108. M. Z. Win, F. Ramirez-Mireles, R. A. Scholtz, and M. A. Barnes, "Ultra-wide Bandwidth (UWB) Signal Propagation for Outdoor Wireless Communications," IEEE Vehicular Technology Conference, vol. 1, pp. 251-255, 1997.

109. R. A. Scholtz and M. Z. Win, "Impulse Radio," Personal Indoor Mobile Radio Conference, Invited Tutorial, September 1997.

110. M. Z. Win, R. A. Scholtz, and M. A. Barnes, "Ultra-wide Bandwidth Signal Propagation for Indoor Wireless Communications," IEEE International Conference on Communications, vol. 1, pp. 56-60, 1997.

111. J. Kunisch and J. Pamp, "Measurement Results and Modeling Aspects for the UWB Radio Channel," IEEE Conference on Ultra Wideband Systems and Technologies, pp. 19-23,2002.

112. W. Turin, R. Jana, S. S. Ghassemzadeh, C. W. Rice, and V. Tarokh, "Autoregressive Modeling of an Indoor UWB Channel," IEEE Conference on Ultra Wideband Systems and Technologies, pp. 71-74, Baltimore, MD, May 2002.

113. V. S. Somayazulu, J. R. Foerster, and S. Roy "Design Challenges for Very High Data Rate UWB Systems," Signals, Systems and Computers, 2002, Conference Record of the Thirty-Sixth Asilomar Conference, vol. 1, no. 3-6, pp. 717-721, November 2002.

114. Muqaibel, A. Safaai-Jazi, A. Bayram, and S. M. Riad, "Ultra Wideband Material Characterization for Indoor Propagation," Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 4, pp. 623-626, June 2003.

115. K. Siwiak and A. Petroff., "A Path Link Model for Ultra Wide Band Pulse Transmissions," Proc. IEEE Vehicular Technology ConferenceSpring, pp. 11731175, May 2001.

116. R. C. Qiu, "A Study of the Ultra-Wideband Wireless Propagation Channel and Optimum UWB Receiver Design," IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 20, no. 9, December 2002.

117. Alvarez, G. Valera, M. Lobeira, R. Torres and J. L. Garcia, "New Channel Impulse Response Model for UWB Indoor System Simulations," IEEE Vehicular Technology ConferenceSpring, vol. 1, pp. 22-25, April 2003.

118. R. M. Buehrer, W. A. Davis, A. Safaai-Jazi, and D. Sweeney, "Ultra-Wideband Propagation Measurements and Modeling," DARPA NETEX Program Final Report, January 31, 2004.

119. Available: http://www.mprg.org/people/buehrer/ultra/darpa netex.shtml.

120. S. Venkatesh, J. Ibrahim, and R. M. Buehrer, "A New 2-Cluster Model for Indoor UWB Channel Measurements," IEEE International Symposium on Antennas and Propagation, vol. 1, pp. 946-949, June 2004.

121. S. Venkatesh, J. Ibrahim, and R. M. Buehrer, "A New 2-Cluster Model for Indoor UWB Channel Measurements," submitted to IEEE Transactions on Communications, June 2004.

122. Molisch, "Status of Channel Modeling," IEEE document no. P802.15-04-0346-00-004a/r0, Available at ftp://ftp.802wirelessworld.com/15/04.

123. R. M. Buehrer, W. A. Davis, and S. Licul, "Link Budget Design for UWB Systems," submitted to IEEE Transactions on Communications, June 2004.

124. V. Bharadwaj and R. M. Buehrer, "Spatial Diversity for SIR Improvement in UWB Systems," to appear IEEE Communications Letters, January 2005.

125. L. Yang and R. M. Buehrer, "On the Impact of Discrete Channel Modeling on UWB Systems," submitted to IEEE Transactions on Wireless Communications, September 2004.

126. Antenna Standards Committee of the IEEE Antennas and Propagation Society, IEEE Standard Definitions of Terms for Antennas, IEEE Std 145-1993, IEEE, New York, 1993.

127. S. Licul, "Unified Frequency and Time-Domain Antenna Modeling and Characterization," Ph.D. dissertation, to be published, Virginia Tech.

128. C. C. Bantin, "Radiation from a Pulse-Excited Thin Wire Monopole," IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 43, no. 3, June 2001.

129. C. C. Bantin, "Pulsed Communication Link Between Two Dipoles," IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 44, no. 5, October 2002.

130. C. E. Baum, L. Carin, and A. P. Stone, eds., Ultra-wideband, Short-Pulse Electromagnetics 3, New York: Plenum Press, 1997.

131. M. Kanda, "The effects of resistive loading of'ТЕМ' Horns," IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. EMC-24, pp. 245-255, May 1982.

132. С. E. Baum, "On the Singularity Expansion Method for the Solution of Electromagnetic Interaction Problems," Interaction Notes, Note 88, Air Force Research Laboratory, December 1971.

133. F. M. Tesche, "On the Analysis of Scattering and Antenna Problems Using the Singularity Expansion Technique," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. AP-21, no. 1, pp. 53-62, January 1973.

134. G. Joshi, "Ultra-Wideband Channel Dispersion: Characterization and Modeling," Ph.D. Preliminary, Virginia Tech, 2004.

135. R. M. Buehrer, W. A. Davis, A. Safaai-Jazi, and D. Sweeney, "Ultra-wideband Propagation Measurements and Modeling," DARPA NETEX Program Final Report, January 31, 2004.

136. Intel Corporation. Intel's Multi-band UWB PHY Proposal for IEEE 802.15.3a // IEEE 802.15.3a Working Group, submission, Mar. 2003.

137. T.W. Barrett History of UltraWideBand (UWB) Radar & Communications: Pioneers and Innovators // Progress In Electromagnetics Symposium 2000, Cambridge, MA, July 2000

138. Аджемов C.C., Соколова M.B., Урядников Ю.Ф., Штыркин В.В. Сверхширокополосная связь — результат развития технологий широкополосного доступа // Электросвязь. 2006. - №2. - С. 18-23.

139. Пименов Ю.В., Соколова М.В. О представлении функций Бесселя в виде конечной суммы косинусов // Электродинамика и техника СВЧ, КВЧ и оптических частот, 2001, Т.9, №2(30). С.87-90.

140. Соколов В.А., Соколова М.В. Математические основы теории электромагнитных полей и волн: Учебное пособие. М.: МТУСИ, 2004. - 52с.

141. Соколова М.В., Григорьева Е.Д. Моделирование элемента несущей сверхширокополосного сигнала на выходе радиолинии // Intermatic-2007: Материалы VI Международной научно-технической конференции. М.: МИРЭА, 2007. - С. 210-213.

142. Соколова М.В., Григорьева Е.Д., Урядников Ю.Ф. Анализ сверхширокополосного сигнала на выходе формирующей радиолинии // Труды Московского технического университета связи и информатики. — М.: «ИД Медиа Паблишер», 2007. С. 105-110.

143. Соколова М.В. Моделирование радиолинии для формирования сверхширокополосных сигналов // Тезисы докладов Московской отраслевой научно-технической конференции «Технологии инфор-мационного общества».- М.: Инсвязьиздат, 2007. С. 185-186.

144. Соколова М.В. Исследование методов адаптации алгоритмов когерентной демодуляции сигнала GMSK в многолучевых каналах // Сборник материалов VI Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ-2006, Москва, 20-24 июня 2006 г. С. 65-67.

145. Соколова М.В. Сверхширокополосная беспроводная связь: история и перспективы развития // Т-сотш — телекоммуникации и транспорт. 2008. — №2. - С.50-53.

146. Урядников Ю.Ф., Соколова М.В. Технология сверхширокополосного беспроводного доступа // Тезисы докладов Научной конференции профессорско-преподавательского, научного и инженерно-технического состава МТУ СИ. М.: МТУ СИ, 2006. - Книга 1. - С.202.

147. Соколова М.В. Синтез сигнала сверхширокополосного беспроводного доступа // Электросвязь. 2008. - №8. - С.24-27.

148. Соколова М.В. Моделирование метода сверхширокополосного беспроводного доступа // Сборник докладов VI Международной научно-практической конференции «ТелекомТранс-2008». Сочи, 2008. - С. 153-157.

149. Соколова М.В. Исследование электромагнитной совместимости системы сверхширокополосного беспроводного доступа // Сборник докладов VI Международной научно-практической конференции «ТелекомТранс-2008». — Сочи, 2008. С.158-161.

150. Григорьева Е.Д., Соколова М.В., Урядников Ю.Ф. Исследование искажений сверхширокополосного сигнала радиолинией доступа // Труды Московского технического университета связи и информатики. М.: «ИД Медиа Паблишер», 2008. -Т.1. - С. 274-278.

151. Соколова М.В. Синтез элемента оптимальной несущей на входе радиолинии для систем сверхширокополосного беспроводного доступа // Труды Московского технического университета связи и информатики. М.: «ИД Медиа Паблишер», 2008. -Т.1. - С.279-282.