автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.13, диссертация на тему:Исследование и разработка методов передачи и приема информации сверхширокополосными сигналами в системах радиодоступа

На правах рукописи

Косичкина Татьяна Павловна

Исследование и разработка методов передачи и приема информации сверхширокополосными сигналами в системах радиодоступа

Специальность 05.12.13. - Системы, сети и устройства телекоммуникаций

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена на кафедре Радиотехнических систем Московского технического университета связи и информатики

Научный руководитель: кандидат технических наук,

профессор, Сперанский B.C. Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

Афанасьев В.П.

кандидат технических наук, доцент, Белов Л.А.

Ведущая организация: Радиотехнический институт им. Минца

Защита состоится В /^часов

на заседании диссертационного совета К 219.001.03 Московского технического университета связи и информатики по адресу: 111024, Москва, ул. Авиамоторная, д. 8а, ауд. 455

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан

Учёный секретарь диссертационного совета К 219.001.03.

Кандидат технических наук, профессор, А. Г. Попова

«/7 mcoIJi^ 2оо4

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В последнее время возрастает потребность в передаче больших потоков информации на относительно небольшие расстояния - от нескольких метров до единиц километров. Высокая себестоимость и большие затраты времени на реализацию кабельного подключения - основные факторы, сдерживающие развитие информатизации удалённых регионов, труднодоступных районов и организацию сетей связи на множестве крупных промышленных объектах. Эта проблема в последнее время получила название проблемы «последней мили». Естественным и наиболее перспективным, по своим технико-экономическим показателям, путём развития сетей электросвязи в этих условиях являются методы, основанные на применении средств радиодоступа к сетям общего пользования. Радиодоступ стационарных и мобильных абонентов может быть реализован на основе существующих и развивающихся радиотехнологий. Одной из таких технологий является технология передачи и приёма информации сверхширокополосными (СШП) сигналами.

К классу сверхширокополосных относятся следующие виды сигналов: последовательности импульсов малой длительности, имеющих несинусоидальную форму (например, гауссовские импульсы, экспоненциальные импульсы, видеоимпульсы); сигналы, в которых используется гармоническое колебание - до четырех периодов несущей на символ передаваемой информации (в рамки этого условия укладываются также некоторые виды сигналов проводных модемов); многочастотные сигналы, в которых увеличение относительной ширины полосы частот достигается за счет разбиения сигнала на несколько парциальных сигналов.

Применение СШП сигналов в системах радиодоступа имеет ряд преимуществ, среди которых возможность повторного использования спектра частот и потенциально высокая пропускная способность, уменьшение аппаратурных затрат за счёт исключения радиочастотных средств обработки сигнала. Особая актуальность использования СШП сигналов вызвана резким ухудшением помеховой обстановки, перегруженностью радиодиапазона при недостаточном использовании его ресурсов. Эти преимущества делают СШП системы конкурентоспособными и побуждают проводить исследования методов передачи и приема СШП сигналами для обеспечения наилучших возможных характеристик всей системы в целом.

Разработка методов передачи и приёма информации СШП сигналами

связана с недостаточной изученностью некоторых характеристик и свойств этих сигналов из-за их принципиального отличия от узкополосных радиосигналов, и в основном из-за невозможности ограничиться многими узкополосными приближениями. В связи с этим актуальна проблема изучения особенностей СШП сигналов, а также особенностей их применения в системах радиодоступа. Круг вопросов данной работы ограничен исследованием применения СШП сигналов в локальных радиосистемах с радиусом действия до 100 м.

Цели работы и задачи исследования.

Целью данной диссертационной работы является оценка возможности использования СШП сигналов для организации высокоскоростного обмена данными малоподвижных абонентов локальной сети между собой, а также для доступа абонентов к общим сетям различного назначения. При этом предполагается использование радиочастотного ресурса на вторичной основе. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1) рассматриваются вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС) СШП радиосистем с радиосистемами, работающими в том же частотном диапазоне, а также выбор частотного диапазона для СШП систем радиодоступа;

2) оценивается дальность действия и пропускная способность указанных систем при заданных условиях ЭМС;

3) рассматриваются возможные методы модуляции СШП сигналов и методы разделения каналов в устройствах радиодоступа;

4) исследуется спектральная плотность мощности и спектральная эффективность СШП сигналов с различными видами модуляции,

5) исследуется возможность повышения спектральной эффективности СШП сигналов за счет применения квадратурных методов модуляции.

Методы исследования.

Основные результаты диссертационной работы получены с помощью применения теории сигналов и спектрального анализа, теории статистической радиотехники, а также методов математического моделирования и классических разделов математического анализа.

ЛИ"..и.. ■''■-> !

} • ч-»^'1'5'0 > » Т« «ЮТ «с«

Научная новизна работы.

1. Показано, что при использовании СШП сигналов для организации высокоскоростного радиодоступа в локальных сетях целесообразно использовать принципы временного разделения каналов.

2. Рассмотрен метод демодуляции, позволяющий использовать квадратурные методы модуляции СШП сигналов.

3. Предложено применять квадратурно-импульсную модуляцию СШП сигналов.

Практическая значимость результатов работы.

В результате проделанной работы получены результаты, которые дают ответ на вопрос о возможности применения СШП сигналов, а также технической реализации. СШП систем радиодоступа, обеспечивающих достижение вышеуказанных целей.

1. Показана целесообразность применения СШП сигналов в системах радиодоступа для повышения эффективности использования радиочастотного спектра.

2. Определены требования к частотному диапазону для СШП систем радиодоступа.

3. Определена пропускная способность СШП систем радиодоступа.

4. Показана возможность повышения спектральной эффективности СШП сигналов и пропускной способности СШП систем за счет применения квадратурных методов модуляции.

Полученные в работе научные результаты дают возможность осуществить практическую разработку систем радиодоступа с высокоэффективным использованием частотного ресурса, что обеспечит повышение технико-экономической эффективности таких систем.

Внедрение результатов работы.

Научные и практические результаты, содержащиеся в диссертационной работе внедрены в практическую деятельность подразделений в/ч 71330-Т при создании специальных систем связи различного назначения (тема «Сопка»). Кроме того, результаты работы использованы при проектировании систем связи по НИР «Аспект», в частности в НИР «Исследование принципов создания перспективных систем радиосвязи с использованием кодированных последовательностей СКИ» («Аспект» - МТУ СИ, 1996 г.) и «Проблемы повышения помехоустойчивости сотовых систем с многостанционным доступом и временным и кодовым разделением» («Аспект» - МТУ СИ, 1997 г.). Внедрение результатов диссертационной работы под-

тверждено соответствующими актами.

Апробация результатов.

Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МТУСИ (1994, 1995, 1998, 2003, 2004 г.) на П1 (1995 г.) и ЬУШ (2003 г.) научной сессии НТОРЭС им. А.С.Попова (г. Москва), на Международной конференции СРСА-2003 (Муром, 2003 г.), а также на семинаре по СШПС секции «Общая радиотехника» РНТОР и ЭС (Москва, 2002 г.).

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в журналах «Электросвязь» (1), «Радиотехнические тетради» (1), в сборнике ЦНТИ «Ин-формсвязь» (1), в материалах конференций НТОЭРС им. А.С. Попова (2) и других конференций (6). Всего опубликовано 11 работ.

Структура и объём работы.

Диссертационная работа изложена на 120 страницах машинописного текста, и состоит из введения, 5-ти глав, заключения, приложения и библиографического списка из 120 наименований.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Электромагнитная совместимость локальных СШП радиосистем и других систем передачи информации, работающих в данном частотном диапазоне.

2. Методика оценки эффективности использования радиочастотного спектра на вторичной основе.

3. Рекомендации по использованию методов модуляции, на основании анализа энергетических спектров, и способов разделения каналов в СШП системах радиодоступа.

4. Возможность использования квадратурных методов модуляции в СШП радиосистемах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность диссертационной темы, сформулирована цель и направление исследований, приведены предполагаемые конечные результаты, описана структура диссертации.

В первой главе приведен краткий обзор существующих систем радиодоступа, а также радиосистем различного назначения, применяющих СШП сигналы. Рассмотрено современное состояние и перспективы развития техники, использующей СШП сигналы. Отмечена актуальность систем радиодоступа с СШП сигналами. Рассмотрены основные особенности СШП сигналов, и причины, по которым их применение в системах радиодоступа являются оправданными.

Последние 10 лет для систем радиодоступа, как самостоятельного класса телекоммуникационного оборудования, носили истинно революционный характер. Емкость этих систем выросла в десятки-сотни раз, был значительно расширен поддерживаемых ими набор услуг. Было предложено много новых технологий и стандартов. В настоящее время наибольшее развитие получили широкополосные системы беспроводного доступа, способные обеспечить высокоскоростную передачу данных, а также обеспечивать поддержку передачи различных видов информации: данных, видео, речевых сообщений.

В данной работе исследуются системы радиодоступа, основанные на применении сверхширокополосных (СШП) сигналов. Отличительной особенностью указанных сигналов является относительная ширина полосы частот, находящаяся в пределах от 0.25 до 1.

Сегодня в мире в основном разрабатываются и внедряются СШП системы связи, основанные на импульсно-позиционной (или время-импульсной) модуляции последовательности гауссовских биполярных импульсов (так называемая модуляция «скачками времени»). Пионером в этой области стала компания Time Domain Systems (Pulson), разработки которой основаны на патентах Л. Фуллертона (L. Fullerton) и теоретических работах Шольца (R.A. Scholz). В нашей стране активно развивается сверхширокополосная радиолокация, однако в последнее время также проводятся исследования по применению СШП сигналов для передачи информации. Наметилось несколько активно развивающихся направлений, результаты работ над которыми вылились в готовые прототипы, а именно: СШП система спутниковой связи, в которой использован многочастотный сигнал, система связи с прямохаотической несущей, СШП система связи на основе применения амплитудной модуляции с пассивной паузой, работа над которой в последние годы ведется в Московском Авиационном Институте.

Рассматриваются вопросы излучения и распространения сверхширокополосных сигналов. Отмечено, что в системах радиодоступа в качестве переносчика информации можно использовать СШП сигналы длительностью до 0.1 нс, при распространении в условиях прямой видимости искажения

этих сигналов невелики.

Отмечается актуальность исследований возможности применения СШП сигналов для высокоскоростной передачи данных в локальных сетях с небольшим радиусом действия и небольшим количеством малоподвижных абонентов.

Вторая глава посвящена вопросам электромагнитной совместимости систем радиодоступа с СШП сигналами и другими системами передачи информации, работающими в том же частотном диапазоне. Исследуется повышение эффективности использования радиочастотного ресурса при использовании СШП сигналов в системах радиодоступа. Рассматриваются вопросы выбора частотного диапазона для СШП систем радиодоступа. Определена дальность действия систем радиодоступа с СШП сигналами.

Отмечено, что утверждение о том, что все СШП радиосистемы однозначно совместимы с радиоэлектронными средствами (РЭС) любого назначения неверно. Это связано с тем, что СШП радиосистемы, как и любое РЭС занимает некоторый объем радиопространства, следовательно использует РЧР. К тому же, в связи с интересом к СШП технологиям, отмечаемом в последние годы, необходимо ставить также вопрос об электромагнитной совместимости различных СШП радиосистем. Однако, возможно (и необходимо) пытаться применять сверхширокополосные сигналы в радиосистемах в целях повышения эффективности использования РЧР в целом.

При выборе частотного диапазона следует обеспечить выполнение следующих основных требований: устойчивость работы в условиях значительного уровня промышленных и бытовых помех, а также многолучевого распространения радиоволн; электромагнитная совместимость с другими радиосистемами.

Отмечено, что нижний предел рабочей полосы частот должен находиться на участке радиодиапазона, составляющем 900 и более МГц. Графики зависимости верхней частоты спектра СШП сигнала от заданной нижней частоты при фиксированной относительной ширине полосы частот А приведены на рис. 1а, графики зависимости верхней частоты спектра СШП сигнала от относительной ширины полосы частот Д при фиксированной нижней частоте приведены на рис.16.

На основе анализа представленных зависимостей можно сделать следующий вывод: даже при достаточно большом значении коэффициента широкополосности, и введенных ограничениях на нижнюю частоту спектра верхняя частота спектра сигнала не превысит значения 10 ГГц (длительность импульса 0.1 нс).

Так как имеется сильная (гиперболическая) зависимость верхней частоты от показателя широкополосности, то при выборе сигналов для систем радиодоступа и выполнения указанных выше ограничений необходимо выбирать сигналы с относительной шириной полосы

Л,ГГц Л,ГГц

/н.ГГц б Д

Рис.1

Показано, что следует ориентироваться на реализацию систем, использующих сигналы с шириной спектров не менее 1 ГГц. При этом верхний предел ширины спектра ограничен только возможностью аппаратной реализации системы и особенностями распространения сигналов. Радиосигналы с такой полосой позволяют значительно поднять потенциальную пропускную способность системы радиодоступа, осуществить приемлемую электромагнитную совместимость с другими радиосистемами, работающими в данной полосе частот.

Проводится анализ пропускной способности систем радиодоступа с временным разделением. На рис.2 приведены зависимости вероятности ошибочного приема от скорости передачи СШП систем при фиксированном расстоянии из которых видно, что системы радиодоступа могут обеспечивать при вероятности ошибки 10-5 скорость передачи до 1 Гбит/с на расстояние до 10 метров, скорость передачи 60 Мбит/с на расстояние до 50 м, и скорость передачи до 15 Мбит/с на расстояние до 100 метров.

Рис.2

Для сравнения эффективности систем радиодоступа необходимо привести показатели к величинам, которые легко сравнивать. При этом эффективность может рассчитываться как произведение относительного полезного эффекта на затраты-

где - относительные затраты частотного ресурса, величина, определяющая относительную часть РЧР, оставшуюся после внедрения системы:

(2)

где радиочастотный ресурс, выделенный под РЭС данного назначения, Д/"- полоса частот, недоступная для других РЭС по условиям ЭМС. Полезный эффект можно выразить в абсолютных или относительных единицах. Например, это может быть относительный показатель (бит/с)/м, показывающий какая пропускная способность приходится на единицу радиуса зоны обслуживания.

П.

и г п-1 К*

(3)

где С„ - скорость передачи по п-му каналу, - максимальная дальность действия п-го канала

Полезный эффект для систем может быть выражен с помощью абсолютного значения:

п=£сл

где С„ - скорость передачи информации по п-му каналу, К„ - максимальная дальность для п-го канала.

По этим формулам рассчитана эффективность локальных систем различных стандартов и технологий. При этом для упрощения принято, что все подобные системы работают на вторичной основе, то есть ширина полосы частот Д/ в формуле (2) равна нулю, и 20т=\. Эффективность использования РЧР указанным классом радиосистем, соответствующая значению полезного эффекта (3) отражена на диаграмме рис.3, а эффективность, соответствующая значению абсолютного полезного эффекта (4) отражена на диаграмме рис.4.

На этих диаграммах видно, что СШП системы радиодоступа с радиусом действия до 10 м успешнее конкурируют с существующими радиотехнологиями, чем те же системы (т.е. с такими же характеристиками) с радиусом действия до 100 м. Это связано с ограничениями на излучаемую мощность, обусловленную требованиями ЭМС.

Рис. 4.

В третьей главе рассмотрены варианты построения СШП систем радиодоступа при различных методах разделения каналов. Рассмотрены различные виды модуляции, которые можно применять в СШП системах радиодоступа. Обсуждается возможность практической реализации рассматриваемого класса систем и определяются требования к основным блокам системы, проводятся исследования методов разделения каналов для систем радиодоступа.

Теоретически, разделение каналов в СШП системах радиосвязи может быть выполнено любым из известных методов. Однако, реализация доступа с частотным разделением либо входит в противоречие с принципами СШП техники, либо оказывается невыгодной. При кодовом разделении можно работать при малом входном отношении сигнал-шум, что благоприятно сказывается на ЭМС СШП и узкополосных радиосистем. Однако в технологии кодового разделения имеются недостатки, а именно возрастание соканальных помех при увеличении числа абонентов и необходимость регулирования мощности. Скорость передачи информации снижается в В раз, где В - база сигнала. Системы с временным разделением являются перспективными для СШП систем беспроводного доступа с высокой скоростью передачи, однако при этом возрастают требования к системам синхронизации.

На рис.5 показаны зависимости скорости передачи одного абонента R„ в зависимости от числа абонентов па, рассчитанные для СШП систем радиодоступа с временным и кодовым разделением, а также данные для СШП радиосистемы с время-импульсной модуляцией из [Forouzan A. R., Nasiri-Kenari M., Salehi J.A. Perfomanse analysis of time-hopping spread-spectrum multiple-access systems: uncoded and coded schemes. - IEEE Transactions on wireless communications, 2002, vol. 1, No. 4, pp. 671- 681].

10 10

1-Система с ВРК, дальность действия Юм

2 - Система с ВРК, дальность действия 100м

3 • Система с КРК

4 - Система с КРК и ВИМ, асинхронная передача

5 - Система с КРК и ВИМ, синхронная передача

Рис.5

На основании анализа полученных показателей сделан следующий вывод: системы радиодоступа с временным разделением выгодно применять для зон обслуживания с небольшим радиусом. При этом достигается максимальная скорость передачи информации, ограничиваемая только условиями ЭМС. При КРК, с использованием сигналов с большой базой, ЭМС обеспечивается при меньшей мощности передатчика, однако скорость передачи при этом значительно снижается. Поэтому при передаче на небольшие расстояния использование КРК не столь эффективно. Необходимо отметить еще одно преимущество временного разделения при создании локальных СШП систем, которое не получило отражения в проведенных расчетах, а именно возможность динамического изменения скорости пере-

дачи каждого активного абонента при постоянной совокупной скорости передачи. В отличие от этого, в сетях с КРК, скорость передачи каждого абонента строго фиксирована, ее изменение не может производиться с учетом загрузки сети.

Рассмотрены виды модуляции СШП сигналов. Отмечено, что СШП сигналов понятие «несущая частота» утрачивает свой смысл. Поэтому даже сигналы в виде отрезков гармонического колебания, с достаточным основанием можно принять за импульсы, форма которых описывается некоторой функцией, имеющей колебательный характер. В связи с этим можно предложить следующую модель для записи модулированного СШП сигнала:

ще И- количество импульсов в сообщении, А„ -амплитуда, принимающая значения в соответствии с символами передаваемого сообщения, - период следования импульсов, принимающий значения в соответствии с символами передаваемого сообщения, g„(t) - функция, описывающая форму сигнала, которая в общем случае также может принимать различные значения в соответствии с символами передаваемого сообщения. Как правило, функция определена на конечном интервале, называемом длительностью импульса Хо и равна нулю вне этого интервала. Для некоторых функций длительность импульса так или иначе можно определить из формулы, описывающей форму импульса, или косвенно, например для экспоненциальных импульсов. В этом случае задается только обязательное условие , при выполнении которого импульсы, следующие друг за

другом, не перекрываются. В других случаях, как например для сигнала в виде отрезков гармонического колебания, необходимо этот интервал задавать, например в виде:

Рассмотрены следующие виды модуляции: амплитудная модуляция импульсов, модуляция импульсов по длительности, модуляция импульсов по положению, фазовая модуляция импульсов в виде отрезков гармонических колебаний.

В четвертой главе рассматриваются особенности квадратурных методов модуляции и демодуляции СШП радиосигналов.

(5)

(6)

Узкополосный сигнал с квадратурными методами модуляции (квадратурная амплитудная модуляция (КАМ), квадратурная фазовая модуляция (КФМ)) можно выразить так:

где J(t), Q(t) - информационные сигналы синфазного и квадратурного каналов соответственно, - информационные амплитуды сигнала для квадратурных несущих, g(t)- функция, описывающая форму одиночного импульса, Т- период повторения импульсов, fc - несущая частота. Для того, чтобы успешно произвести демодуляцию, необходимо, чтобы сигналы находились в квадратуре, т. е. были сдвинуты друг относительно друга на л/2,, Для узкополосных сигналов это условие выполняется, так как определяющая форму импульса функция g(t),Yi соответственно меняются медленно относительно несущей частоты.

Для сверхширокополосных сигналов функция g(t), определяющая форму импульса, как правило содержит частоты, выше средней частоты fc. Показано, что разность фаз между синфазной и квадратурной составляющими на верхней и нижней границе спектра будет отличаться от я/2 на величину, определяемую величиной.AÍ2- шириной спектра функции

Если АО« сос, то функция ехр{-./ДПг) меняется медленно, относительно sin oct или cos rnct, и соответствующими фазовыми искажениями можно пренебречь. В случае, когда сигнал сверхширокополосный, сдвиг фаз между синфазными и квадратурными составляющими на разных частотах будет отличным от

В то же время при обработке сверхширокополосных квадратурных сигналов можно использовать непосредственное формирование квадратурных сигналов на приёмной стороне. Для этого необходимо воспользоваться известным свойством ортогональности между самим сигналом и его преобразованием Гильберта (ПГ). Используя известное свойство, заключающееся в том, что ПГ от функции равно , а ПГ от функции sin(й^равно -C0s((0t), можно записать:

(8)

Í (0 = /(/) sin(2^;<)+2(0 cos(2#c<)

где s{t) - ПГ сигнала s(t). Составляющие I(t) и Q(t) сигнала s(t) в любом случае находятся в квадратуре. Таким образом, квадратурную модуляцию можно применять в системах радиосвязи с СШП сигналами. При этом в

демодуляторе необходимо произвести ПГ входного сигнала и использовать его в качестве квадратурной составляющей.

Соответствующая схема демодулятора показана на рис.6. Здесь задержка г вводится в синфазный канал для компенсации задержки на обработку в квадратурном канале (преобразование Гильберта).

Рис.6

Интересно отметить, что при формировании квадратурных сигналов в любом случае так или иначе подразумевается использование преобразования Гильберта. Как было отмечено выше, ПГ от функции cos((Ot) равно sin(M), а ПГ от функции sirt(cot) равно -cos(tst). Таким образом, теоретически можно рассматривать получение квадратурных компонент путём умножения исходного сигнала на косинус средней частоты в синфазном канале и ПГ косинуса средней частоты в квадратурном канале. В связи с этим возникает идея использования того же принципа для нетрадиционных, в общепринятом смысле, моделей сигналов. Таковыми, к примеру, являются сигналы в виде коротких импульсов различной формы, следую-шцх с большой скважностью.

Не отходя от традиционного принципа квадратурной модуляции можно сформировать сигнал так называемой квадратурной импульсной модуляции. В этом случае в качестве генератора несушей используется генератор импульсов заданной формы, следующих с заданной скважностью. В синфазном канале синфазная сигнальная компонента перемножается на импульсную несущую, получаемую непосредственно с генератора, а в квадратурном - на сопряжённую по Гильберту, т.е. «сдвинутую по фазе на 90 градусов», так как преобразователь Гильберта является по существу фазовращателем, хотя понятие «фаза» следует в данном случае применять осторожно.

На выходе модулятора сигнал состоит из суммы синфазной и квадра-

турной компонент (рис.7). Здесь следует еще раз отметить необходимость соблюдения требования знакопеременности электромагнитного поля в пространстве в связи с невозможностью излучения постоянного тока излучателем конечных размеров. Такое условие соблюдается при равновероятном появлении информационных символов «1» и «О».

УЛгЩ-ОК)

Рис.7

В пятой главе проводятся исследования энергетических спектров, или спектральной плотности мощности (СПМ), СШП сигналов с различными видами модуляции. В диссертации проводится исследование СПМ СШПС сигналов двумя методами: теоретическим и экспериментальным (моделирование). Следует отметить, что методика для вычисления СПМ для импульсных сигналов любой формы, с практически любым видом модуляции известна давно (см. [Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн.1. - М: Советское радио, 1966.]). Однако некоторые результаты, полученные в этой монографии, целесообразно привести в данной работе по двум причинам. Первая из них состоит в том, что в последнее время, в связи с ростом публикаций о СШП сигналов появилось много работ, в которых приведены неверные аналитические выражения для вычисления СПМ СШП сигналов (в частности, с время-импульсной модуляцией). Вторая причина состоит в том, чтобы полученные по теоретическим формулам графики сравнить с графиками, полученными в ходе моделирования и таким образом сделать вывод об адекватности выбранной модели. Экспериментальное исследование проводится с помощью моделирования на вычислительной машине (используется пакет МаАаЪ), так как для ряда случаев, в особенности если модуляция ведется одновременно по нескольким параметрам, не всегда удается получить простые и удобные для анализа формулы.

Для нахождения энергетического спектра необходимо найти среднее по множеству от , где преобразование Фурье усеченной

реализации. В свою очередь значение пропорционально

квадрату модуля дискретного преобразования Фурье (ДПФ) «-точечной последовательности (выборки) данных х(п) и легко может быть рассчитана. Рассмотрены энергетические спектры сигналов с различными видами модуляции, полученные с помощью моделирования. Количество реализаций К, по которым проводилось усреднение равно 100. Число импульсов в реализации равно Л/—250.. Скважность следования импульсов, взята равной Чтобы характеризовать вероятностные характеристики модулирующего процесса, принято бинарное распределение случайных параметров сигнала.

В качестве примера для всех видов модуляции рассматривается модель: £(/) =-*—— ехр

т рлсыухспрмил

(9)

Выбор данной модели обусловлен тем, что в настоящее время это наиболее применяемая модель для СШП систем различного назначения.

Хороша видна периодическая структура энергетического спектра: дискретная часть превышает непрерывную приблизительно на 30 дБ.

Во многих случаях стремятся избавиться от присутствия в энергетическом спектре дискретных составляющих. Для таких случаев предпочтительней применять амплитудную модуляцию противоположными (разно-полярными) сигналами.

Отмечены основные особенности сигналов с широтно-импульсной модуляцией:

1) энергетический спектр сигналов с ШИМ по форме напоминает спектральную плотность одного импульса, длительностью , являющейся

средним от длительностей всех импульсов;

2) первый минимум энергетического спектра находится на частоте

где - дисперсия длительностей импульсов;

3) в энергетическом спектре сигнала с широтно-импульсной модуляцией присутствует дискретная составляющая, период следования дискретных составляющих спектра обратно пропорционален периоду повторения импульсов Т.

Отмечено отличие спектров сигналов с широтно-импульсной модуляцией и многочастотных сигналов В случае ШИМ длительность импульса - частота, на которой сосредоточена максимальная энергия сигнала) переменная, при многочастотной модуляции - постоянная. В

соответствии с этим энергетический спектр многочастотного сигнала сохраняет лепестковую структуру с ярко выраженными максимумами на частотах /] И^.

Энергетический спектр сигнала с ШИМ имеет более сложную структуру, обусловленную тем, что длительность импульса в данном случае непостоянна. Из-за этого минимумы СПМ определяются не только средними значениями длительности, но и дисперсией длительностей: чем она больше, тем более гладким становится энергетический спектр.

Энергетический спектр сигнала с модуляцией импульсов по положению, или с время-импульсной модуляцией (ВИМ), при равновероятных отклонениях импульса от периода следования Т на величину 8: <5] = 0.1 Г, = -0.1Г показан на рис.12 (а - нормированный к максимальному значению, б - в логарифмическом масштабе).

Проведенные исследования энергетических спектров сигналов с время-импульсной модуляции выявили следующие особенности:

1) в энергетическом спектре сигнала с время-импульсной модуляцией присутствует дискретная составляющая, частота следования дискретных составляющих спектра обратно пропорциональна периоду повторения импульсов Т;

2) энергетический спектр сигнала с время-импульсной модуляцией имеет периодическую структуру, период которой обратно пропорционален величине отклонения д от периода следования импульсов Т;

3) интенсивность дискретной составляющей энергетического спектра сигналов с ВИМ пропорциональны квадрату модуля характеристической функции распределения отклонений от значения Т, а интенсивность непрерывной составляющей спектра в сумме с интенсивностью дискретной составляющей равны мощности одиночного импульса. Рассматривается спектральная эффективность СШП сигналов с квадратурной модуляцией. Для СШП сигнала в виде отрезка гармонического колебания со скважностью следования импульсов д=\ с помощью моделирования получена спектральная плотность мощности, для фазовой модуляции (ФМ) и квадратурной фазовой модуляции (КФМ) - рис.8 (а - нормированная к максимальному значению, б - в логарифмическом масштабе).

На рисунке видно, что энергетические спектры ФМ и КФМ практически не отличаются друг от друга, однако при КФМ скорость передачи информации увеличивается в два раза. Таким образом, применение квадратурных видов модуляции повышает спектральную эффективность СШП сигналов.

Рис.8

В заключении сформулированы основные результаты работы.

В данной диссертации рассматривается возможность использования СШП сигналов для реализации высокоскоростной системы радиодоступа с малым радиусом действия. Для этого проведен анализ электромагнитной совместимости СШП системы с узкополосными радиосистемами, работающими в этом же частотном диапазоне. В рамках этого определен диапазон частот СШП сигналов и максимальный радиус действия СШП систем. Проведен анализ моделей СШП сигналов с различными видами модуляции, наилучшим образом подходящих для использования в системах радиодоступа, исследование энергетических спектров СШП сигналов. Наиболее существенные результаты, полученные при выполнении работы, можно сформулировать следующим образом.

1. Рекомендовано выбирать частотный диапазон для СШП систем радиодоступа в пределах 1-10 ГГц, причем нижняя граница этого диапазона обусловлена условиями ЭМС (перегруженностью этой части диапазона), а верхняя - возможными искажениями СШП сигнала из-за наличия резонансной линии поглощения у паров воды.

2. В системах радиодоступа нецелесообразно применять частотное разделение; применение кодового разделения повышает помехоустойчивость системы, однако во столько же раз снижается скорость передачи информации. Следовательно, в системах радиодоступа, где передача ведется с высокой скоростью на небольшие расстояния, целесообразно использовать временное разделение.

3. Наибольшей помехоустойчивостью, как и в традиционных (узкополос-

ных) системах связи обладают противоположные сигналы. Спектр такого сигнала при равновероятном (бинарном) распределении символов передаваемого сообщения не содержит дискретных составляющих. Однако, этот вид модуляции имеет низкую спектральную эффективность.

4. Рассмотрены особенности передачи и приёма сверхширокополосных сигналов с квадратурной модуляцией. Предложен метод демодуляции СШП квадратурных сигналов с помощью формирования квадратур на приемной стороне.

5. Предложено применять квадратурно-импульсную модуляцию. Показано, что применение квадратурных видов модуляции повышает невысокую спектральную эффективность СШП систем.

В целом, проведенное исследование доказывает принципиальную возможность и перспективность использования СШП сигналов в системах радиодоступа с высокой скоростью передачи информации, повышающих эффективность использования радиочастотного спектра.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

1. Карасева (Косичкина) Т.П., Сперанский B.C. Модели сверхширокополосных радиосистем связи и локации. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава МТУСИ: Тез.докл. - М., 1994. стр.59.

2. Карасева (Косичкина) Т. П., Сперанский B.C. Анализ характеристик радиосистемы передачи информации со сверхширокопололосными сигналами. Деп. в ЦНТИ "Информсвязь". Москва, 1994. №2028-св94 с.33-40.

3. Карасева (Косичкина) Т. П., Сперанский В. С, Чирков А. В. Оценка искажений кодированных последовательностей сверхкоротких импульсов за счет тракта передачи и радиоканала. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава МТУСИ: Тез.докл. - М., 1995. стр. 129-130.

4. Косичкина Т. П., Сперанский В. С. Анализ энергетики сверхширокополосной сотовой системы с кодовым разделением абонентов и ее ЭМС с существующими РТС. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава МТУСИ: Тез.докл. -М,1998. стр. 242-243.

5. Чирков А. В., Косичкина Т. П., Сперанский В. С. Сверхширокополосные системы (современное состояние и перспективы). L научная сессия, посвященная Дню Радио, НТОРЭС им. А.С. Попова: Сб. Трудов науч. конф. - М., 1995. —Т. 1. стр.72-73.

6. Косичкина Т. П. Эффективность сверхширокополосных систем радиодоступа. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава МТУ СИ: Тез. докл. - М, 2003. стр. 119120.

7. Сперанский В. С, Косичкина Т. П. Демодуляция сверхширокополосных сигналов. LVIII научная сессия, посвященная Дню Радио, НТОРЭС им. А.С. Попова: Сб. Трудов науч. конф. - М.,2003.—Т.1. стр.78-79.

8. Сперанский B.C., Косичкина Т. П. Применение преобразования Виг-нера при исследовании сверхширокополосных сигналов.// Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике: Сборник докладов Всероссийской научной конференции. Муром, 1-3 июля 2003 г. - Муром: Изд.- полиграфический центр МИ ВлГУ, 2003., стр. 151-153.

9. Косичкина Т.П. Оптимальное обнаружение сверхширокополосных сигналов, основанное на их частотно-временных представлениях. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава МТУСИ: Тез. докл. - М., 2004. стр. 197.

Ю.Сперанский B.C., Косичкина Т.П. Формирование и обработка сверхширокополосных квадратурных сигналов. Электросвязь. № 2 2004г. стр. 26-28.

11. Косичкина Т.П. Прием сверхширокополосных сигналов, основанный на их частотно-временных представлениях. Радиотехнические тетради. № 28,2004г. стр. 74-78.

Подписано в печать 12.П.04 г. Формат 60 х 84/16. Объем 1,4 усл. п.л. Тираж 100 экз. Заказ Л6-3-

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

»--249

Введение

Глава 1. Применение сверхширокополосных сигналов в системах радиодоступа

1.1. Анализ существующих систем радиодоступа

1.2. Особенности сверхширокополосных сигналов и систем

1.3. Обзор существующих СШП радиосистем передачи информации

1.4. Особенности излучения и распространения сверхширокополосных сигналов

Глава 2. Вопросы электромагнитной совместимости СШП систем радиодоступа.

2.1. Эффективность использования радиочастотного спектра

2.2. Алгоритм определения ЭМС СШП систем радиодоступа с другими радиосистемами, работающими в том же частотном диапазоне

2.3. Расчет ЭМС системы радиодоступа с СШП сигналами

2.3.1. Ограничения на излучаемую мощность СШП систем радиодоступа

2.3.2. Выбор частотного диапазона для СШП систем радиодоступа

2.3.3. Пропускная способность СШП радиосистем при заданных ограничениях на уровень излучения.

Глава 3. Анализ систем радиодоступа с СШП сигналами

3.1. Особенности применения различных методов разделения каналов в СШП системах радиодоступа

3.2. Виды модуляции СШП сигналов

3.2.1. Амплитудная модуляция импульсов

3.2.2. Модуляция длительности импульсов

3.2.3. Модуляция положения импульсов

3.2.4. Фазовая модуляция импульсов в виде отрезков гармонических колебаний

3.3. Разработка СШП системы радиодоступа с высокой скоростью передачи данных

Глава 4. Особенности формирования и демодуляции квадратурных СШП радиосигналов

4.1. Комплексное представление СШП сигналов

4.2. Демодуляция квадратурных СШП сигналов

4.3.Формирование квадратурного СШП сигнала. Квадратурно-импульсная модуляция

Глава 5. Исследование энергетических спектров сверхширокополосных сигналов

5.1. Общая методика исследования

5.2. Аналитические исследования энергетических спектров

5.2.1. Амплитудная модуляция

5.2.2. Модуляция импульсов по длительности

5.2.3. Модуляция импульсов по положению

5.3. Исследование энергетических спектров СШП сигналов с помощью моделирования

5.3.1. Амплитудная модуляция

5.3.1. Модуляция по длительности импульса

5.3.3. Модуляция импульсов по положению

5.4. Спектральная плотность мощности СШП сигналов с квадратурной модуляцией. Спектральная эффективность СШП сигналов 100 Заключение 104 Приложение. Вычисление спектральной плотности мощности СШП сигналов 106 Библиографический список 109 Список сокращений

Одной из потребностей нашего времени является постоянно растущая необходимость в передаче больших потоков информации на значительные расстояния. При этом совокупность систем связи превращается в единый комплекс передачи, приёма и обработки информации, в котором используются новейшие технологические достижения проводной и беспроводной связи. Такие комплексы должны обеспечивать поддержку передачи различных видов информации: данных, видео, речевых сообщений. Исследования и разработки, ведущиеся во всём мире, определяют следующее поколение беспроводных широкополосных мультимедиа сетей связи, которые в будущем создадут, так называемое, «глобальное информационное пространство». Основная концепция глобального информационного пространства состоит в том, что его составляют системы различного масштаба: от глобальных до пикосотовых структур. В то время как современные системы связи преимущественно ориентированы на выполнение какой-либо одной функции, например, передача речи в мобильной связи или высокоскоростная передача данных в беспроводных локальных сетях, системы связи следующего поколения будут интегрировать различные функции и приложения. Такие системы будут создаваться как на основе существующих технологий и средств, так и на основе новых технологий, среди которых различные технологии радиодоступа.

Системы радиодоступа предназначены для оперативного и относительно недорогого варианта расширения зон охвата сетями общего пользования территорий, для которых развертывание проводной (кабельной) сети не представляется целесообразным и/или возможным.

Использование средств беспроводной радиосвязи имеет ряд преимуществ, среди которых [82]:

• Возможность подключения там, где прокладка кабеля невозможна или слишком дорого стоит;

• Высокая скорость передачи информации по радиоканалу;

• Возможность подключать как отдельных абонентов, так и локальные сети;

• Краткие сроки развёртывания и ввода в эксплуатацию.

• Возможность изменить местоположение точки доступа пользователя с сохранением подключения;

• Возможность организовать по одному радиоканалу и доступ в Интернет и передачу голосового трафика (связь по одному радиоканалу);

• Экономическая эффективность получения услуг по радиоканалу;

• Относительно низкая себестоимость;

• Устойчивая связь с подвижными объектами;

• Надёжная работа в любых климатических условиях;

• Конфиденциальность передачи информации, обеспечиваемая применением различных способов кодирования.

Радиодоступ стационарных и мобильных абонентов к сетям общего пользования может быть реализован на основе существующих и широко внедряемых в России радиотехнологий, основанных на международных стандартах и принятых в качестве Федеральных, либо разрешенных к применению на территории страны. В данной работе исследуются возможности применения сверхширокополосной (СПЯТ) технологии для создания систем радиодоступа, для чего рассматриваются различные характеристики систем, в которых применяются СШП сигналы.

Основными характеристикам многоканальных систем передачи информации являются: требуемая полоса частот, число каналов, скорость передачи информации помехоустойчивость, дальность действия. Содержание работы направлено на исследование этих характеристик, а также методов формирования и обработки сигналов в СШП системах. Особое внимание уделено также вопросам электромагнитной совместимости СШП систем с узкополосными радиосистемами, работающими в этом же частотном диапазоне.

Цель диссертационной работы

Целью данной диссертационной работы является оценка возможности использования СШП сигналов для организации высокоскоростного обмена данными малоподвижных абонентов локальной сети между собой, а также для доступа абонентов к общим сетям различного назначения. При этом предполагается использование радиочастотного ресурса на вторичной основе. Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1) рассматриваются вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС) СШП радиосистем с радиосистемами, работающими в том же частотном диапазоне, а также выбор частотного диапазона для СШП систем радиодоступа;

2) оценивается дальность действия и пропускная способность указанных систем при заданных условиях ЭМС;

3) рассматриваются возможные методы модуляции СШП сигналов и методы разделения каналов в устройствах радиодоступа;

4) исследуется спектральная плотность мощности и спектральная эффективность СШП сигналов с различными видами модуляции,

5) исследуется возможность повышения спектральной эффективности СШП сигналов за счет применения квадратурных методов модуляции.

Основные результаты диссертационной работы получены с помощью применения теории сигналов и спектрального анализа, теории статистической радиотехники, а также методов математического моделирования и классических разделов математического анализа.

Научная новизна работы

1. Показано, что при использовании СШП сигналов для организации высокоскоростного радиодоступа в локальных сетях целесообразно использовать принципы временного разделения каналов.

2. Рассмотрен метод демодуляции, позволяющий использовать квадратурные методы модуляции СШП сигналов.

3. Предложено применять квадратурно-импульсную модуляцию СШП сигналов.

Практическая значимость результатов работы

В результате проделанной работы получены результаты, которые дают ответ на вопрос о возможности применения СШП сигналов, а также технической реализации СШП систем радиодоступа, обеспечивающих достижение вышеуказанных целей.

1. Показана целесообразность применения СШП сигналов в системах радиодоступа для повышения эффективности использования радиочастотного спектра.

2. Определены требования к частотному диапазону для СШП систем радиодоступа.

3. Определена пропускная способность СШП систем радиодоступа.

4. Показана возможность повышения спектральной эффективности СШП сигналов и пропускной способности СШП систем за счет применения квадратурных методов модуляции.

Полученные в работе научные результаты дают возможность осуществить практическую разработку систем радиодоступа с высокоэффективным использованием частотного ресурса, что обеспечит повышение технико-экономической эффективности таких систем.

Внедрение результатов работы

Научные и практические результаты, содержащиеся в диссертационной работе внедрены в практическую деятельность подразделений в/ч 71330-Т при создании специальных систем связи различного назначения (тема «Сопка»). Кроме того, результаты работы использованы при проектировании систем связи по НИР «Аспект», в частности в НИР «Исследование принципов создания перспективных систем радиосвязи с использованием кодированных последовательностей СКИ» («Аспект» - МТУ СИ, 1996 г.) и «Проблемы повышения помехоустойчивости сотовых систем с многостанционным доступом и временным и кодовым разделением» («Аспект» - МТУСИ, 1997 г.). Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МТУСИ (1994, 1995, 1998, 2003, 2004 г.) на LII (1997 г.) и LVIII (2003 г.) научной сессии НТОРЭС им. А. С. Попова (г. Москва), на Международной конференции СРСА-2003 (Муром, 2003 г.), а также на семинаре по СШПС секции «Общая радиотехника» РНТОР и ЭС (Москва, 2002 г.).

Публикация результатов

Основные положения диссертации опубликованы в журналах «Электросвязь» (1), «Радиотехнические тетради» (1), в сборнике ЦНТИ «Информсвязь» (1), в материалах конференций НТОЭРС им. А.С. Попова (2) и других конференций (6). Всего опубликовано 11 работ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 57f рисунка и состоит из введения, 5-ти глав, заключения, приложения и библиографического списка из 120 наименований. Во Введении обоснована актуальность диссертационной темы, сформулирована цель и направление исследований, приведены предполагаемые

Выводы по 5-й главе

1. При равновероятном распределении случайных амплитуд энергетический спектр амплитудно-модулированного сигнала и сигнала с модуляцией противоположными сигналами идентичны, однако в первом случае преобладает дискретная составляющая, а во втором - непрерывная составляющая.

2. При амплитудной, время-импульсной и широтно-импульсной модуляции дискретная составляющая энергетического спектра преобладает над непрерывной. Из-за регулярности пиков энергии, системы с данными видами модуляции могут создавать помехи существующим системам радиосвязи.

3. Не всегда желательно, чтобы символы передаваемого сообщения были равновероятными, поскольку дискретные компоненты в импульсном процессе, определяемые частотой следования импульсов, сохраняются.

4. Смещение импульса относительно периода следования импульсов при время-импульсной модуляции создает дополнительную регулярную структуру спектра, пропорциональную величине смещения.

5. Энергетический спектр многочастотного сигнала сохраняет структуру спектра одиночного импульса, с ярко выраженными максимумами. Энергетический спектр сигнала с ШИМ имеет более сложную структуру, обусловленную тем, что длительность импульса в данном случае непостоянна. Из-за этого минимумы и максимумы СПМ определяются не только средними значениями длительности, но и дисперсией длительностей

6. Радиосистемы с применением СШП сигналов уступают традиционным узкополосным системам спектральной эффективности. Однако использование спектра на вторичной основе повышает эффективность использования спектра в целом.

7. Для повышения спектральной эффективности СШП сигналов целесообразно применение квадратурной модуляции.

Заключение

В данной диссертации рассматривается возможность использования СШП сигналов для реализации высокоскоростной системы радиодоступа с малым радиусом действия.

Для этого проведен анализ электромагнитной совместимости СШП системы с узкополосными радиосистемами, работающими в этом же частотном диапазоне. В рамках этого определен диапазон частот СШП сигналов и максимальный радиус действия СШП систем. Проведен анализ моделей СШП сигналов с различными видами модуляции, наилучшим образом подходящих для использования в системах радиодоступа, исследование энергетических спектров СШП сигналов. Наиболее существенные результаты, полученные при выполнении работы, можно сформулировать следующим образом.

1. Рекомендовано выбирать частотный диапазон для СШП систем радиодоступа в пределах 1-10 ГГц, причем нижняя граница этого диапазона обусловлена условиями ЭМС (перегруженностью этой части диапазона), а верхняя - возможными искажениями СШП сигнала из-за наличия резонансной линии поглощения у паров воды.

2. В системах радиодоступа нецелесообразно применять частотное разделение; применение кодового разделения повышает помехоустойчивость системы, однако во столько же раз снижается скорость передачи информации. Следовательно, в системах радиодоступа, где передача ведется с высокой скоростью на небольшие расстояния, целесообразно использовать временное разделение.

3. Наибольшей помехоустойчивостью, как и в традиционных (узкополосных) системах связи обладают противоположные сигналы. Спектр такого сигнала при равновероятном (бинарном) распределении символов передаваемого сообщения не содержит дискретных составляющих. Однако, этот вид модуляции имеет низкую спектральную эффективность.

4. Рассмотрены особенности передачи и приёма сверхширокополосных сигналов с квадратурной модуляцией. Предложен метод демодуляции СШП квадратурных сигналов с помощью формирования квадратур на приемной стороне.

5. Предложено применять квадратурно-импульсную модуляцию. Показано, что применение квадратурных видов модуляции повышает невысокую спектральную эффективность СШП систем.

В целом, проведенное исследование доказывает принципиальную возможность и перспективность использования СШП сигналов в системах радиодоступа с высокой скоростью передачи информации, повышающих эффективность использования радиочастотного спектра.

1. Адресные системы управления и связи. Вопросы оптимизации./ Г. И. Тузов, Ю. Ф. Урядников, В. И. Прытков и др.; под ред. Г. И. Тузова. М: Радио и связь, 1993.

2. Апорович А. Ф. Статистическая теория электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. Минск: Наука и техника, 1984.

3. Арсенин В.Я., Думова А.А., Кравцов В. В. Распространение электромагнитных импульсов над земной поверхностью. М.: МГУ, 1970.

4. Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Методы теоретического и экспериментального исследования нестационарного рассеяния и излучения электромагнитных волн.// Зарубежная радиоэлектроника, 1981, № 9, стр. 34 42.

5. Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. М: Радио и связь, 1989.

6. Астапкович К.Ф., Буянов В.Ф., Егоров В. А., Жаренов В.А., Захаров И.И., Лопатин С.И., Нечаев В.М., Перфильев Э.П., Подгайский А. Г., Пономарев В.И. Цифровой Модем-9600 для каналов ТЧ.// Электросвязь, 1984, № 3, стр. 15-18.

7. Астапкович К.Ф., Буянов В.Ф., Егоров В. А., Жаренов В.А., Захаров И.И., Курицын С.А., Лопатин С.И., Перфильев Э.П., Подгайский А. Г., Пономарев В.И. Результаты экспериментальных исследований цифрового УПС-9600.// Электросвязь, 1986, № 7, стр. 29-32.

8. Афанасьев В.П., Белов Л.А., Гусевский В.И., Журавлев В. И. Сверхширокополосная спутниковая система связи.// Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского и инженерно-технического состава МТУСИ: Тез.докл. М., 2002г.

9. Баум К. Э. Новые методы нестационарного (широкополосного) анализа и синтеза антенн и рассеивателей.//ТИИЭР. 1976. - т. 64, №11. стр. 53-74.

10. Белов Л.А., Степанов Н.А., Чернышев А.Ю. Пространственно-временная СШП система спутниковой связи.// Электросвязь, 1999, №7, стр. 25-27.

11. Березин JI.B., Вейцель В.А. Теория и проектирование радиосистем. Под ред. В.Н. Ти-пугина. Учебное пособие для Вузов. М.: «Сов. радио», 1977.

12. Быховский М.А. Сравнение различных систем сотовой подвижной связи по эффективности использования радиочастотного спектра.// Электросвязь, 1996, № 5, стр. 912.

13. Вайнштейн JI.A., Вакман Д.Е. Разделение Частот в теории колебаний. М: Наука, 1983.

14. Виноградов Е. М., Винокуров В. И., Харченко И.П. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств. JL: Судостроение, 1986.

15. Виноградов Н. В. Критерий оценки эффективности использования спектра радиочастот. Электросвязь, 1974, №12, стр. 41-46.

16. Глебович Г. В., Ковалев И. П. Широкополосные линии передачи импульсных сигналов. М.: Советское радио, 1973.

17. ГОСТ Р 50397-92, "Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения", М.: Издательство стандартов, 1993.

18. Гречихин В.А., Ринкевичюс Б.С. Цифровые методы обработки сигналов в лазерной анемометрии и автометрии. Автометрия, 1999, № 1.

19. Дмитриев А. С., Кяргинский Б. Е., Панас А. И., Пузиков Д. Ю., Старков С. О. Эксперименты по сверхширокополосной прямохаотической передаче информации в сверхвысокочастотном диапазоне, Радиотехника и электроника, 2002, т. 47, вып. 10, с. 1219-1228.

20. Долуханов М. П. Распространение радиоволн. М., «Связь», 1972.

21. Егоров Е.И. и др. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи / Е.И. Егоров, Н. И. Калашников, А.С. Михайлов. М.: Радио и связь, 1986.

22. Журавлёв В.И. Методы модуляции-демодуляции радиосигналов при передачи цифровых сообщений. Учебное пособие. М.: МТУСИ, 2000.

23. Зайцев А. В., Иммореев И .Я., Синявин А.Н. Прием сверхширокополосных сигналов.// Сверхширокополосные сигналы в радиолокации, связи и акустике: Сборник докладов

24. Всероссийской научной конференции. Муром, 1-3 июля 2003 г. Муром: Изд.- полиграфический центр МИВлГУ, 2003, стр.364-368.

25. Зернов Н.В., Меркулов Г.В. Антенны в режиме излучения (приема) сверхширокополосных сигналов.//Зарубежная радиоэлектроника, 1991, №1, стр. 40 48/.

26. Зиновьев A.JL, Филиппов Л.И. Методы аналитического выражения радиосигналов. -М.: Высшая школа, 1966.

27. Золотарёв И.Д. Проблема «Амплитуда, фаза, частота» и её решение в радиотехнике. // Техника радиосвязи. Омск, 1997, вып. 3.

28. Карасева Т. П. Анализ характеристик радиосистемы передачи информации со сверх-широкопололосными сигналами. Деп. в ЦНТИ "Информсвязь", №2028-св94 с.33-40. Москва, 1994.

29. Карасева Т.П. Сперанский B.C., Модели сверхширокополосных радиосистем связи и локации. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава МТУСИ: Тез.докл. М., 1994.

30. Князев А. Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1984.

31. Коржик В.И., Финк Л.М., Щелкунов К.М. Расчёт помехоустойчивости систем передачи дискретных сообщений. Справочник. М.: Радио и связь, 1981.

32. Косичкина Т.П. Оптимальное обнаружение сверхширокополосных сигналов, основанное на их частотно-временных представлениях. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава МТУСИ: Тез.докл. М., 2004.

33. Косичкина Т. П. Прием сверхширокополосных сигналов, основанный на их частотно-временных представлениях.// Радиотехнические тетради, 2004, №28, стр. 74-78.

34. Косичкина Т. П. Эффективность сверхширокополосных систем радиодоступа. Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава МТУСИ: Тез.докл. М., 2003.

35. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. Кн.1. М: Советское радио, 1966.

36. Общесоюзные нормы допускаемых индустриальных радиопомех. (Нормы 5Б-80) ГКРЧ СССР. М.: Радио и связь, 1981.

37. Отчет 662 МККР. Определения эффективности использования спектра. XIV Пленарная Ассамблея. Киото, 1978.

38. Панько С.П. Исследование и разработка радиотехнических систем извлечения информации, основанных на сверхширокополосных сигналах. Автореферат дисс. на соискание учёной степени д.т.н. - Красноярск: КГТУ, 1995.

39. Пастух С.Ю., Харитонов Н.И., Цветков С.А., Якименко B.C. Управление радиочастотным спектром и оценка эффективности его использования.// Электросвязь, №12, 2002.

40. Помехоустойчивость и эффективность систем передачи информации./ А.Г. Зюко, А. И. Фалько, И. П. Панфилов, В. Л. Банкет, П. В. Иващенко; Под. ред. А. Г. Зюко. М.: Радио и связь, 1985.

41. Пономарев Г. А., Куликов А. Н., Тельпуховский Е. Д. Распространение УКВ в городе. Томск: МП «Раско», 1991.

42. Потемкин В.Г. Система MATLAB. Справочное пособие. М: ДИАЛОГ -МИФИ, 1997.

43. Прокис Дж. Цифровая связь. М: Радио и связь, 2000.

44. Регламент радиосвязи. Т. 1. М.: Радио и связь, 1985. - 509 с.

45. Регламент радиосвязи. Т. 2. М.: Радио и связь, 1986. - 747 с.

46. Рыбалко С. Беспроводные сети передачи данных. Практическое руководство. 2-е изд. -М: COMPTER, 2003.

47. Сверхширокополосные антенны. Пер. с англ. под ред. Бененсона., М.: Сов. радио, 1964.- 195 с.

48. Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ/Под ред.У.К.Джейкса: Пер. с англ./Под ред. М.С.Ярлыкова, М.В.Чернякова. М.:Связь, 1979.

49. Системы и сети передачи информации: Учеб. пособие для вузов / Гаранин М.В., Журавлев В. И., Кунегин С.В. М.: Радио и связь, 2001.

50. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2-е издание.: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2003.

51. Содин JI. Г. Импульсное излучение антенн.// Радиотехника и электроника, 1998, №2, с. 1015-1020.

52. Сперанский В. С., Косичкина Т. П. Демодуляция сверхширокополосных сигналов. LVIII научная сессия, посвященная Дню Радио, НТОРЭС им. А.С. Попова: Сб. Трудов науч. конф. М.,2003.—Т.1., стр. 78-79.

53. Сперанский B.C., Косичкина Т. П. Формирование и обработка сверхширокополосных квадратурных сигналов.// Электросвязь, 2004, № 2, стр. 26-28.

54. Стадник A.M., Ермаков Г. В. Искажения сверхширокополосного электромагнитного импульса в атмосфере Земли. // Радиотехника и электроника, т. 40, № 7, 1995, стр. 1009- 1014.

55. Статистическая теория связи и ее практические применения. / Под ред. Б.Р. Левина. -М.: Связь, 1979.

56. Технические основы для Всемирной радиоконференции 1979 г. (ВАКР-79). Отчет Специального Подготовительного Собрания ИК МККР. МСЭ, Женева, 1978.

57. Феер К. Беспроводная цифровая связь. М: Радио и связь, 2001.

58. Финк JI.M. Теория передачи дискретных сообщений. Изд. 2-е, переработанное, дополненное. Изд-во «Советское радио», 1970.

59. Флерова А.А. Улучшение характеристик радиолокационных систем при использовании сложных импульсных сверхширокополосных сигналов. Автореферат дисс. на соискание учёной степени к.т.н. - С-Пб: БГТУ, 2002.

60. Френке JI. Теория сигналов. М: Советское радио, 1974.

61. Хармут Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи: Пер с англ./ Под. ред. А. П. Мальцева М: Радио и связь, 1985.

62. Хармут Х.Ф. Теория секвентного анализа: Пер. с англ. М: Мир, 1980.

63. Чернышёв А.Ю. Системы передачи информации с раздельным излучением составляющих сверхширокополосного сигнала. Автореферат дисс. на соискание учёной степени к.т.н. - М: МЭИ, 2001.

64. Чирков А.В. Исследование сверхширокополосных сигналов и их применение в специальных системах спутниковой связи. Автореферат дисс. на соискание учёной степени к.т.н. - М: МТУСИ: 2000.

65. Чирков А. В., Косичкина Т. П., Сперанский В. С. Сверхширокополосные системы (современное состояние и перспективы). Тезисы докл. на LII научной сессии НТОРЭС им. Попова.

66. Чирков А. В., Косичкина Т. П., Сперанский В. С. Системы связи с кодированными последовательностями СКИ. Тезисы докл. НТК МТУСИ., Москва, 1997.

67. Чирков А. В., Косичкина Т. П., Сперанский В. С. Оценка искажений кодированных последовательностей СКИ за счет тракта передачи и радиоканала. Тезисы доклада НТК МТУСИ., Москва, 1995.

68. Чирков А. В., Косичкина Т. П., Сперанский В. С. Анализ энергетического отношения сигнал-шум на входе приемного приемного устройства и требуемой базы сигнала. Глава 3 отчета по НИР "Аспект" МТУСИ., Москва, 1996.

69. Чирков А. В., Косичкина Т. П., Сперанский В. С. Системы связи с кодированными последовательностями СКИ. Деп. в ЦНТИ "Информсвязь"., Москва, 1997.

70. Чирков А. В., Косичкина Т. П., Сперанский В. С. Системы связи с кодированными последовательностями СКИ. Тезисы докл. НТК МТУСИ., Москва, 1997.

71. Чирков А. В., Сперанский В. С. Обобщенная функция неопределенности кодированных последователностей СКИ. Тезисы докл. НТК МТУСИ., Москва, 1996.

72. Чирков А. В., Сперанский В. С. Обобщенная функция неопределенности кодированных последовательностей СКИ. Деп. в ЦНТИ "Информсвязь"., Москва, 1996.

73. Чирков А. В., Сперанский В. С. Разработка структуры цифровой СШП системы связи с кодовым разделением. Радиотехнические тетради, 1997, № 12.

74. Шахтарин Б.И. Случайные процессы в радиотехнике. 2-е изд., испр. и дополн. 4.1. Линейные системы, М.: Радио и связь, 2002.

75. Шелухин О.И., Хизгилов В.А., Чивилёв С.В. Системы радиодоступа/ Под редакцией О. И. Шелухина. Москва. ГАСБУ, 1998.

76. Alferness, R.C., Waveguide electro-optic modulators, IEEE Trans. Microwave Theory Tech., Vol. MTT-30, No. 8, 1121-1137, 1982.

77. Bawer, R. and Wolfe, J. J., A printed circuit balun for use with a spiral antenna, IRE Trans. Micro wave Theory Tech., MTT-8, 319-325, 1960.

78. Cardwell, K., Giorgi, D., Mclntyre, I., Solone, P., Stuurman, K., and Zucker, O.S.F., Progress in UWB Generation With Silicon Switches, SPIE OE LASE 93, Los Angeles, January 1993.

79. Cramer R. J-M, Scholtz R. A., Win M. Z. Evaluation of an Ultra-Wideband Propagation Channel. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, v.50, No 5, May 2002, pp. 561-569.

80. Dohler M., Kella Т., Bolinth E. Performance limitations of HIPERLAN2 in terms of transmission ranges and terminal speeds. IST-MIND Workshop King's College London, 7 Oct 2002.

81. Foerster J., Green E., Somayazulu S., Leeper D. Ultra-Wideband Technology for Short-or Medium-Range Wireless Communications. Intel Technology Journal Q2, 2001

82. Forouzan A. R., Nasiri-Kenari M., Salehi J.A. Perfomanse analysis of time-hopping spread-spectrum multiple-access systems: uncoded and coded schemes. IEEE Transactions on wireless communications, 2002, vol. 1, No. 4, pp. 671- 681.

83. Forsythe G. E., Malcolm M. A., Moler С. B. Computer Methods for Mathematical Computations. Prentice-Hall, 1977.

84. Franschetti G., Papas С. H. Pulsed antennas IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 22, p. 651 -661, 1974.

85. Giorgi, D., Griffin, A.H., Hargis, D.E., Mclntyre, I.A., and Zucker, O.S.F., High power light activated switching: experiment and applications, Proc. 8th IEEE Int. Pulsed Power Conf., San Diego, CA, June 1991, 122.

86. Harmuth H. F. Radio communication with orthogonal time functions. Trans. AIEE Com-mun. Electron., vol. 79, p. 221 - 228, 1960.

87. Hussain, M. G. M. Principles of high resolution radar based on nonsinusoidal waves. Parti. Signal representation and pulse compression. IEEE Trans. Electromagn. Compat., v. 31, N 4, pp. 359-368, 1989.

88. Hussain, M. G. M. Principles of high resolution radar based on nonsinusoidal waves. Part II. Generalized Ambiguity Function. IEEE Trans. Electromagn. Compat., v31, N4, pp. 369375, 1989.

89. Hussain, M. G. M. Principles of space-time array processing for ultrawide-band impulse radar and radio communications. IEEE Transactions on vehicular technology,v. 51, No 3, pp 393-403, 2002.

90. Lawrence Marple, Jr. Computing the discrete-time analytic signal via FFT. IEEE Trans. Signal Processing, v. 47, N9, p 2600-2603,1999.

91. Le Martret Ch. J., Giannakis G. B. All-digitall impulse radio with multiuser detection for wireless cellular systems. IEEE Transactions on communications, v. 50, No 9, pp. 14401450, 2002.

92. Mayes, R E. Frequency-independent antennas, in Antenna Handbook: Theory, Applications and Design, Lo, Y T. and Lee, S. W., Eds., 'Van Nostrand-Reinhold, New York, 1988, chapter 9.

93. Morgan, Т. E., Spiral antennas for ESM, Proc. IEE, Part H 132, No. 4, 245-251, 1985.

94. Newton, S.A., A New Technique in Optical Time Reflectometry, Hewlett Packard Publication No. 5952-9641, 1987.

95. Park S.K., Miller K.W. Random Number Generators: Good ones a hard to find// Comm. ACM., №10, Vol.32,1988,p.l 192-1201.

96. Rappaport T. S. Wireless Communications (Principles and Practice). New-York: IEEE Press, 1996.

97. Recommendation ITU-R SM. 1046-1. Definition of spectrum use and efficiency of radio system.

98. Report ITU-R SM. 2012. Economic aspects of spectrum management.

99. Rouzet Ph., Bisdounis L. Energy-A ware SYstem-on-chip design of the HIPERLAN/2 standard. STM "Easy" IST-2000-30093, 2003.

100. Scholtz R.A. Multiple-access with time-hopping impulse modulation, in Proc. Military Communications Conf., vol 2, Boston, MA, Oct.1993, pp 447-450.

101. Scholtz R.A. et al., UWB radio deployment challenges. In Proc. IEEE PIMRC, vol.1, Sept. 2000.

102. Tanenbaum A. S. Computer Networks, 4-th edition Prentice Hall, 2003.

103. O.Taylor J. D., Ed., Introduction to ultra-wideband radar systems. Boca Raton, FL: CRC Press, 1995.

104. Welborn M, Gandolfo P.T. Efficiente modulate UWB signals. Microwave & RF. Sept.,2002.

105. Win M. Z. Ultra-wide bandwith spread-spectrum techniques for wireless multiple-access communications. Ph.D. dissertation,Univ. Southern California, Electr. Eng. Dept., Los Angeles. 1998.

106. Win M. Z., Scholtz R.A. Ultra-wide bandwith time-hopping spread-spectrum impulse radio for wireless multiple-access communications. IEEE Trans. Commun.,vol. 48, pp. 679691, Apr. 2000.

107. Win M. Z., Scholtz R.A. On a robustnessof ultra-wide bandwith signals in dense multipath environments. IEEE Commun. Lett., vol. 2, pp. 51-53, Feb. 1998.

108. Win M. Z., Scholtz R.A. Impulse radio: How it works. IEEE Commun. Lett., Feb. 1998.

109. Withington P., Fullerton L.W. An impulse radio communications system. In Proc. Int. Conf. on Ultra-Wideband, Short-Pulse Electromagnetic, Brooklyn, NY, Oct, 1992, pp. 113-120.

110. Wong, R.W., Hernday, P.R., and Hawkins, DR., High-speed lightwave component analysis to 2 GHz, Hewlett-Packard J., Vol. 42, No. 1, 6-13, 1991.

111. Zucker, O.S.F. and Mclntyre, I. A., The generation of high energy ultra wide band pulses, Proc. 1992 IEEE MTT-S Int. Microwave Symp., Albuquerque, NM, June 1992.

112. U.S. Patents: 4,641,317; 4,743,908; 4,813,057; 4.979,186; and 5,363,108.