автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Многоканальные антенные системы сотовой связи нового поколения с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией

На правах рукописи

СКОРОДУМОВ АНДРЕИ ИВАНОВИЧ 004600487

МНОГОКАНАЛЬНЫЕ АНТЕННЫЕ СИСТЕМЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ С ОПТИМАЛЬНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННО - ЧАСТОТНОЙ ФИЛЬТРАЦИЕЙ

Специальность: 05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 5 АПР 2010

Москва - 2010

004600887

Диссертационная работа выполнена на кафедре «Радиофизика, антенны и микроволновая техника» Московского авиационного института (государственного технического университета) - МАИ

Научный консультант: доктор технических наук, профессор Пономарев Леонид Иванович Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бей Николай Арсеньевич доктор технических наук, профессор Громаков Юрий Алексеевич доктор физико-математических наук Калошин Вадим Анатольевич

Ведущая организация:

ФГУП «Научно-исследовательский институт радио» (НИИР), г. Москва

Защита состоится 8 июня 2010 года в 10 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д212.125.03 Московского авиационного института (государственного технического университета) МАИ по адресу: Россия, 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д.4, т. 158-58-62.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского авиационного института (государственного технического университета) МАИ.

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный печатью организации, просьба выслать по адресу: Россия, 125993, г. Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д.4, МАИ, ученому секретарю диссертационного совета Д212.125.03.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д212.125.03 кандидат технических наук, доцент

М.И. Сычев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Сегодня около 4,5 млрд. абонентов по всему миру ользуются услугами сотовой связи. Расширение спектра услуг, внедрение систем отовой связи (ССС) нового поколения, развитие мобильного широкополосного доступа вляются особенно важными для решения государственных задач по модернизации оссийской экономики и обеспечению широких возможностей доступа населения нашей траны к мировым информационным ресурсам.

Происходящий в настоящее время многократный рост трафика передачи данных ызывает необходимость ускоренного развития всей телекоммуникационной инфра-труктуры. Существенное повышение пропускной способности ССС при экономически боснованных затратах операторов может быть достигнуто внедрением новых, более овершенных технологий сотовой связи и широкополосного доступа (рис. 1).

0,1

ПРОВОДНЬЕ

Gigabit Ethernet

Fast Ethernet

< со

БЕСПРОВОДНЫЕ

Широкополосньй доступ 4 G

Fixed WiMax

(802.16-2004]

Сотовая связь IMT = IMT- 2000 + IMT- Advanced

Mobile . Flash-WiMax OFDM

. (802.20)

UTRA FDD

(ReL4)

EV-DO (Rev B)

. UTRA TDD EV-DO (RevA)

(ReM)

HCR I LCR EV-DO (Rev.0) t

EDGE J-----CDMA2000 1x

I ' 1

Рис. 1. Технологии сотовой связи и широкополосного доступа

Перспективы широкого распространения мобильного широкополосного доступа и необходимость повышения пропускной способности ССС оказали большое влияние на решения Всемирной конференции радиосвязи 2007 года (ВКР-2007): в интересах развития сотовой связи на всемирной основе было дополнительно выделено 136 МГц в диапазонах 450..470 МГц, 790..862 МГц, 2300..2400 МГц и 3400..3600 МГц. Ранее для сетей сотовой связи было выделено около 400 МГц в диапазонах 806..900 МГц, 1710..1800 МГц, 1920..2170 МГц и 2500..2690 МГц. Общие же потребности ССС в радиочастотном ресурсе (РЧР) с учётом роста трафика передачи данных оцениваются в объеме около 1300 МГц к 2015 году. Принимая во

внимание ограниченные возможности выделения радиочастотного ресурса для радиоэлектронных средств (РЭС) гражданского назначения, важнейшим условием успешного внедрения перспективных технологий сотовой связи является разработка предложений и рекомендаций по повышению эффективности использования радиочастотного спектра (РЧС) в диапазонах, определенных на всемирной основе для развёртывания систем сотовой связи нового поколения [1,2]. Существенный вклад в области повышения эффективности использования радиочастотного спектра внесли российские учёные: Ю.Б. Зубарев, Ю.А. Громаков, В.В. Бутенко, М.А.Быховский, Л.Я.Кантор, В.Я.Канторович, М.Г. Локшин, О.Ю. Перфилов, Б.Г. Тележный, В.О. Тихвинский, Г.И. Трошин, В.Д. Челышев.

Необходимость повышения пропускной способности ССС требует освоения всё более высокочастотных диапазонов, в которых можно обеспечить широкие рабочие полосы частот. При этом уменьшение дальности распространения радиоволн с увеличением частоты вызывает сокращение радиуса сот и, соответственно, увеличение их числа. Для передачи служебной информации и обеспечения непрерывности радиосвязи при перемещении абонента из одной соты в другую возникает необходимость задействовать всё более значительные сетевые ресурсы. С учётом глобального покрытия земной поверхности системами спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС, российскими учёными предложен новый способ сотовой связи, в котором функция определения местоположения абонента переносится на абонентский терминал (AT), что позволяет снизить нагрузку на инфраструктуру сети, повысить её пропускную способность и сократить затраты на её развёртывание и эксплуатацию [3]. После получения координат абонента центр управления сетью передает команду на определенную базовую станцию (БС) установить с ним связь и сопровождать его перемещение путём соответствующего перенацеливания максимума диаграммы направленности (ДН) многолучёвой антенны. Применение в составе базовых станций многолучевых антенн позволит увеличить дальность связи по сравнению с секторными антеннами или антеннами с круговой диаграммой направленности, а также сократить время установления связи по сравнению с адаптивными антеннами. Исследования по реализации нового способа сотовой связи, запатентованного в России, США и Китае, ведутся в настоящее время в ОАО «Интеллект Телеком» совместно с компаниями «Nokia Siemens Networks» и «ZTE». Ключевым моментом исследований является создание многолучевых антенных систем с оптимальной пространственной избирательностью.

Решение задачи повышения пропускной способности перспективных систем сотовой связи и качества обслуживания абонентов особенно актуально для сложных условий распространения сигналов в условиях города. Для обеспечения связи в городе характерными являются случайные каналы с релеевскими замираниями амплитуды сигналов вследствие

4

ффекта многолучевого распространения радиоволн и с доплеровской частотной дисперсией ри перемещении абонентов. Релеевские замирания, обусловленные интерференцией ольшого числа рассеянных сигналов и сильным ослаблением основного сигнала, являются [аиболее глубокими и приводят к увеличению вероятности ошибки при приёме ообщений [4]. При наличии нескольких антенн на передаче и приёме в реальных условиях :аспространения радиоволн существует несколько пространственных каналов, по которым южно осуществлять независимый обмен сообщениями, что и реализуется с помощью шогоканальнон технологии MIMO (Multiple Input - Multiple Output). С применением в перспективных системах сотовой связи технологии MIMO (CCC-MIMO) уменьшение вероятности ошибки на бит принимаемого сообщения достигается разнесением сигнала на передаче и приёме, а повышение пропускной способности - использованием методов адаптивной пространственной обработки сигналов для обеспечения одновременного приёма сообщений по нескольким независимым радиоканалам. Однако с увеличением числа независимых радиоканалов происходит снижение энергии на бит передаваемого сообщения и соответствующее повышение вероятности ошибки на бит принимаемого сообщения, что делает необходимым поиск компромисса между повышением пропускной способности CCC-MIMO и уменьшением вероятности ошибки на приёме [5].

Таким образом, успешное внедрение ССС нового поколения требует научно-обоснованных подходов к решению двух основных проблем их современного развития: выделения полос радиочастот в новых диапазонах и повышения спектральной эффективности сотовой связи. В диссертационной работе данные проблемы исследуются в комплексе, причем вторую проблему предлагается решить применением многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией.

Применение методов пространственно-частотной избирательности, использование технологии MIMO, многолучевых адаптивных антенных систем с коммутируемыми лучами, высокодобротных полосно-пропускающих фильтров на основе материалов с высокотемпературной сверхпроводимостью (ВТСП) позволяет увеличить энергетический потенциал радиолинии и пропускную способность систем сотовой связи и, следовательно, повысить их спектральную эффективность. Для достижения данного результата наряду с внедрением передовых научных разработок требуется обеспечить всестороннее экономическое, нормативно-техническое и организационно-правовое сопровождение проектов по развёртыванию перспективных ССС, в том числе - в области выделения радиочастотного ресурса (РЧР), частотно-территориального планирования, электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств, лицензирования, сертификации, межсетевого взаимодействия и конвергенции технологий. В соответствии с

5

этим диссертационная работа направлена на решение крупной научной проблемы повышения эффективности использования радиочастотного спектра, имеющей важное хозяйственное значение, в том числе - и для дальнейшего развития сотовой связи.

Целью исследований является разработка теории, методов анализа и принципов построения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией для повышения спектральной эффективности ССС нового поколения.

Объектом исследования являются принципы построения и процессы функционирования многоканальных антенных систем сотовой связи нового поколения.

Предметом исследования является разработка моделей, методов анализа и принципов построения многоканальных антенных систем в целях автоматизированного решения широкого круга задач в области проектирования сетей сотовой связи нового поколения с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией сигналов в интересах повышения эффективности использования радиочастотного спектра.

Для достижения цели в диссертационной работе решены следующие научные задачи:

1. Проведён анализ потребностей сотовой связи в радиочастотном ресурсе и путей повышения эффективности использования радиочастотного спектра, разработаны предложения по выделению радиочастотного ресурса в диапазоне 2,1 ГГц для развёртывания систем сотовой связи третьего поколения в России.

2. Исследована эффективность применения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией сигналов в перспективных системах сотовой связи в условиях многолучёвого распространения радиоволн и воздействия помех, сосредоточенных по направлениям прихода.

3. Определены требования к характеристикам направленности многоканальных антенных систем базовых станций и абонентских терминалов с оптимальной пространственной фильтрацией сигналов с учётом параметров пространственно-неоднородных радиотрасс и эффектов взаимодействия элементов антенных решёток (АР), предложены варианты построения многоканальных антенных систем перспективных ССС.

4. Предложены и исследованы полифокальные антенные системы со сферическими диэлектрическими линзами, обоснована эффективность их применения в качестве широкополосных многоканальных антенных систем базовых станций перспективных ССС.

5. Исследованы характеристики канальных ВТСП фильтров и определены потенциальные возможности их применения для повышения уровня частотной фильтрации сигналов в радиоприёмном тракте базовой станции, пропускной способности и спектральной эффективности перспективных систем сотовой связи.

Методы исследования. При проведении исследований использовались теория шфракции электромагнитных волн, методы спектрального разложения канальных матриц го собственным векторам, аналитические методы оптимизации при заданных ограничениях, матричная теория взаимодействия излучателей антенных решёток, методы теории фильтров и адаптивных антенных решёток. Разработанные алгоритмы использовались для математического моделирования антенных и фильтрующих устройств, а также численного исследования их электрических характеристик. Экспериментальные исследования проводились с использованием стандартного измерительного оборудования, в том числе и в ходе натурных испытаний на сетях сотовой связи в процессе их развёртывания в России.

Достоверность н обоснованность результатов диссертационной работы определяется применением корректных математических методов и физических моделей, подтверждается сходимостью теоретических результатов с данными математического моделирования и экспериментальных исследований, проведенных в ходе развёртывания сетей сотовой связи стандартов GSM и UMTS в России.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Повышение эффективности использования РЧС в диапазоне 2,1 ГГц позволяет развернуть на территории России четыре полнофункциональные ССС стандарта UMTS.

2. Теория многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией сигналов позволяет исследовать потенциальные возможности повышения спектральной эффективности ССС в условиях многолучевого распространения радиоволн.

3. Многоканальные антенные системы с управляемыми диаграммами направленности позволяют повысить спектральную эффективность сотовой связи путем выбора радиоканала с максимальным собственным значением либо при соответствующем возбуждении радиоканалов с близкими собственными значениями.

4. Многоканальные антенные системы со сферическими диэлектрическими линзами, коммутируемыми облучателями и дополнительными цепями адаптации позволяют расширить возможности сотовой связи путём обеспечения работы базовой станции в широком секторе пространства и в нескольких диапазонах частот с усилением до 40 дБ.

5. Канальные фильтры 3-7 порядков, адаптированные к параметрам сигналов и помех на входе радиоприёмного устройства базовой станции, позволяют повысить спектральную эффективность сотовой связи в 1,5 - 2 раза.

Научная новизна. В диссертационной работе развиты теория, методы анализа и принципы построения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией с целью повышения спектральной эффективности сотовой связи, а именно:

1. Разработана теория многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией сигналов сотовой связи и исследованы потенциальные возможности повышения спектральной эффективности перспективных ССС в условиях многолучевого распространения радиоволн. Выявлена зависимость спектральной эффективности ССС с многоканальными антенными системами от параметров пространственно-неоднородной радиотрассы, эффектов взаимодействия элементов антенных решёток и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода, определены закономерности и условия применения многоканальных антенных систем.

2. Разработан метод анализа адаптивных многоканальных антенных систем с учетом параметров пространственно-неоднородных радиотрасс, эффектов взаимодействия элементов антенных решёток и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода. Доказано, что повышение спектральной эффективности ССС нового поколения достигается применением многоканальных антенных систем с управляемыми диаграммами направленности и обеспечивается выбором радиоканала с максимальным собственным значением в случае радиоканалов с существенно различными собственными значениями либо выбором соответствующего возбуждения радиоканалов с близкими собственными значениями.

3. Определены требования к характеристикам направленности антенных устройств базовых станций и абонентских терминалов перспективных ССС в условиях многолучевого распространения радиоволн. Доказано, что применение многоканальных антенных систем повышает спектральную эффективность перспективных ССС в случае, когда ДН антенных устройств являются собственными ДН соответствующих радиоканалов, а отношение Рс/(Рш+Рп) на входе радиоприёмного устройства превышает 10 дБ. Разработаны схемы и способы реализации ДН многоканальных антенных систем перспективных ССС, установлено, что собственные ДН радиоканалов являются аналогом ДН многолучевых антенн, но отличаются от них по своей форме и ориентации лучей, которые зависят от параметров пространственно-неоднородных радиотрасс, эффектов взаимодействия элементов антенных решёток и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода.

4. Предложен метод анализа полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами с произвольным амплитудно-фазовым распределением (АФР) возбуждающего поля, разработан численный алгоритм расчёта их электродинамических характеристик. Проведены исследования и оптимизация электродинамических характеристик антенн с однородной, двухслойной и многослойной сферическими линзами с учётом потерь в диэлектрике и отражений от границ слоев. Обоснована эффективность применения многоканальных антенных систем со сферическими линзами из однородного

щэлектрика с коммутируемыми облучателями и дополнительными цепями адаптации в 5азовых станциях перспективных систем сотовой связи.

5. Разработан метод анализа характеристик канальных ВТСП фильтров с учётом параметров сигналов и помех в сетях сотовой связи разных стандартов. Определены потенциальные возможности применения канальных ВТСП фильтров для повышения уровня частотной фильтрации сигналов в радиоприёмном тракте базовых станций ССС стандартов GSM и UMTS, обоснована целесообразность использования канальных ВТСП фильтров для повышения пропускной способности и спектральной эффективности перспективных систем сотовой связи.

Практическая значимость диссертационной работы определяется тем, что на основе разработанной теории и предложенных способов реализации многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией сигналов определены пути улучшения энергетических характеристик радиоканалов, расширены возможности частотно-территориального планирования и дальнейшего повышения спектральной эффективности сотовой связи, что создает необходимые предпосылки для успешного развёртывания перспективных систем сотовой связи. Результаты диссертационной работы использованы в ходе проектирования опытной зоны сетей сотовой связи стандарта UMTS, при проведении исследований в области ЭМС и разработке норм частотно-территориального разноса (ЧТР), при обосновании конкурсных требований к претендентам и подготовке тендерных документов в ходе лицензирования операторской деятельности в сетях связи третьего поколения, явились основой для формирования научно-технической и нормативно-правовой политики органов государственного регулирования в области развития сотовой связи в Российской Федерации, а также нашли отражение в исследованиях, проводимых ОАО «Интеллект Телеком» по реализации нового способа сотовой связи. Результаты исследований были одобрены НТС Мининформсвязи России (протоколы №2-001 от 28.05.2001, № 5 от 11.07.2001 и № 7 от 16.01.2007), приняты к реализации решениями Государственной комиссией по радиочастотам (протоколы ГКРЧ № 4650-ОР от 12.02.2001, № 5702-ОР от 25.01.2002, № 32/5 от 24.02.2004, № 06-17 от 23.10.2006, № 07-21 от 25.06.2007) и постановлениями Коллегии Мининформсвязи России (протоколы № 5-КМ от 22.06.2007 и № 8-КМ от 16.10.2007), использованы в ходе развёртывания сетей сотовой связи стандарта UMTS на территории России.

Личный вклад автора. Результаты диссертационной работы, выносимые на защиту, принадлежат автору, что подтверждено публикациями в научных изданиях. В опубликованных в соавторстве работах автору принадлежат постановка задачи, определение направлений исследования, результаты теоретических и экспериментальных исследований.

Роль автора как руководителя и непосредственного участника исследований в области внедрения сетей связи третьего поколения отражена в решениях ГКРЧ, постановлениях НТС Мининформсвязи России и актах о внедрении результатов диссертационной работы.

Апробация и публикации результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 84 международных и российских конференциях, симпозиумах и семинарах, в том числе: IEEE ICC 2006 Conference (Istanbul, Turkey, 2006); Международные научные конференции «Современные информационные системы, проблемы и тенденции развития» (Туапсе, 2006, 2007); Международные научно-технические конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» (Казань, 2006, 2007; Самара, 2008); Mobility World Congress & Exhibition (Hong Kong, China, 2007); Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2007» (Севастополь, 2007); XIV международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2008); Международная научная конференция «Электронная компонентная база. Состояние и перспективы развития» (Судак, 2008); Международный Форум 3GPP (Москва, 2008), III Всероссийская научно-техническая конференция ИРЭ РАН «Радиолокация и связь» (Москва, 2009); Научно-техническая конференция, посвященная 60-летию ФГУП НИИР (Москва, 2009).

Результаты диссертационной работы опубликованы в шести монографиях, 68 статьях, в том числе 27 статей - в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций, тезисах 40 докладов на международных и российских конференциях. На научно-технические решения получено два авторских свидетельства и три патента Российской Федерации.

Структура и объём диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и трех приложений. Общий объём диссертации - 332 стр., в том числе: иллюстраций - 157, таблиц - 7, приложений - 52 стр. Библиографический список содержит 268 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и научные задачи диссертационной работы, представлены сведения о методах исследования, структуре и содержании работы, показана практическая востребованность и научная новизна результатов исследования, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены основные проблемы эволюционного развития сотовой связи. Показано, что перспективные ССС для обеспечения требований по предоставлению

10

абонентам разнообразных мультимедийных услуг, мобильного широкополосного доступа в Интернет и корпоративные сети должны обеспечивать пиковую скорость передачи данных до 100 Мбит/с, что на несколько порядков выше, чем в сетях связи второго поколения.

Проведён анализ основных способов повышения эффективности использования РЧС. Обоснован вывод о том, что основной задачей дальнейшего развития систем сотовой связи, требующей проведения комплексных научных исследований, является увеличение их I пропускной способности и спектральной эффективности.

I Величина спектральной эффективности определяется из отношения скорости передачи данных (бит/с) на 1 Гц используемой полосы частот (бит/с/Гц). На основе теоремы Шеннона для канала с «белым» шумом определены граничные значения спектральной эффективности ССС в зависимости от энергетического потенциала радиоканалов и проведена их сравнительная оценка со спектральной эффективностью ССС разных стандартов (рис.2).

Обоснован вывод о том, что повышение спектральной эффективности является одним j из важнейших направлений совершенствования систем сотовой связи: так, применение доступа OFDMA (Ortogonal Frequency Division Multiple Access) в сочетании с технологией MIMO позволяет повысить спектральную эффективность ССС стандарта LTE (Long Term Evolution) по сравнению с ССС стандарта UMTS в десятки раз в зависимости от ширины рабочей полосы частот и используемой схемы М1МО [6,7].

Предложены научно-технические способы повышения спектральной эффективности перспективных систем сотовой связи на основе методов пространственно-частотной фильтрации сигналов путем увеличения числа пространственно-независимых каналов, повышения их энергетического потенциала и сокращения межканальных (защитных) полос радиочастот на основе применения многоканальных антенных систем и канальных фильтрующих устройств с малыми потерями.

а) б)

Рис.2. Теоретическая (а) и реальная (б) спектральная эффективность систем сотовой связи

Результаты работы, представленные в первой главе, позволили определить основные направления исследований в области разработки многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией сигналов для повышения спектральной эффективности перспективных систем сотовой связи.

Во второй главе на основе анализа международного распределения РЧС, таблицы распределения полос частот между радиослужбами Российской Федерации и потребностей ССС третьего поколения в радиочастотном ресурсе рассмотрены возможности использования диапазона 2,1 ГГц в интересах развёртывания ССС третьего поколения в России.

Обоснован вывод о том, что изыскание возможности обеспечения ССС стандарта UMTS требуемым РЧР в диапазоне 2,1 ГГц при комплексном подходе к решению научно -технических, экономических и нормативно-правовых задач повышения эффективности использования РЧС является необходимым условием их внедрения в России.

Анализ загруженности диапазона 2,1 ГГц подтвердил, что при развёртывании РЭС сетей сотовой связи стандарта UMTS в России неизбежно возникнут проблемы обеспечения их ЭМС с РЭС другого назначения, работающими в совмещенной и смежной полосах частот. В частности, радиоэлектронная обстановка в Москве, Санкт-Петербурге и других крупных административно-промышленных центрах страны характеризуется наличием большого числа РЭС правительственного назначения. С целью повышения эффективности использования радиочастотного спектра предложено пересмотреть его существующее распределение и разработать условия его совместного использования РЭС сетей сотовой связи стандарта UMTS и РЭС другого назначения с определением территориальных, пространственных и энергетических ограничений.

Проведен анализ возможностей обеспечения ЭМС РЭС сетей стандарта UMTS с РЭС других назначений, определены полосы и номиналы частот для развёртывания опытной зоны ССС стандарта UMTS в России: общая ширина парных полос в режиме частотного дуплекса (FDD) составила 30 МГц, непарных полос в режиме временного дуплекса (TDD) - 10 МГц (рис. 3). Наличие данного РЧР позволило развернуть четыре фрагмента опытной зоны ССС стандарта UMTS в Москве и Санкт-Петербурге. Важным результатом исследований в опытной зоне явилась разработка условий обеспечения ЭМС РЭС сетей связи стандарта UMTS и РЭС другого назначения, работающими в совмещенной и смежной полосах радиочастот. Натурные испытания на ЭМС базовых станций UMTS с некоторыми РЭС гражданского и военного назначения, в частности, с радиорелейными станциями Р-414, подтвердили правильность разработанных условий их совместного использования. Результаты исследований были использованы для последующей разработки и утверждения Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) норм частотно-территориального разноса РЭС стандарта UMTS и РЭС военного назначения.

В результате исследования возможностей повышения эффективности использования РЧС предложено выделить 140 МГц в диапазоне 2,1 ГГц для развёртывания на территории России четырех ССС стандарта UMTS. Это позволяет каждому из операторов организовать три канала в режиме FDD и один канал - в режиме TDD, что является достаточным для построения полнофункциональной сети сотовой связи и позволяет использовать каждый канал на своем уровне иерархии для обслуживания районов с разным уровнем нагрузки: каналы TDD - на уровне пикосот, каналы FDD - на уровне микро- и макросот.

1 I 1 I

Европа GSM то 1 __ . DEC! UMTS «ss I UMTS «ss

1В80 1927,5 1M FDD !,5 20 5 2025 TOD 2117,5 2132,1 FDD

Россия, GS M 1800 2000 г. DECT

-- МГц

1850 1300 1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250

Рис. 3. Полосы радиочастот для работы РЭС опытной зоны ССС стандарта UMTS

Результаты исследований в целях обеспечения радиочастотным ресурсом ССС третьего поколения, полученные научно-исследовательскими организациями Мининформсвязи и Минобороны России при непосредственном участии автора и под его методическим руководством, были одобрены НТС Мининформсвязи России в июле 2001 года и послужили основанием для принятия в октябре 2006 года решения ГКРЧ о выделении полос радиочастот 1935...1980 МГц, 2010...2025 МГц и 2125...2170 МГц для сетей связи стандарта UMTS, что позволило в 2007 году на конкурсной основе вьадать операторам лицензии и приступить к развёртыванию ССС третьего поколения на территории РФ.

Проведён анализ потребностей сотовой связи в РЧР и путей повышения эффективности использования РЧС. Разработаны предложения по выделению РЧР в интересах развёртывания перспективных сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа, обоснована возможность повышения эффективности использования РЧС при их взаимодополняющем развитии. Расчёты проводились для сплошного покрытия зоны обслуживания ССС стандарта UMTS с усредненной оценкой предполагаемой нагрузки и с учётом рекомендаций МСЭ-Р М. 1390. В качестве дополняющей использовалась сеть БШД стандарта IEEE 802.16е. Результаты моделирования взаимодополняющих сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа показывают, что в зависимости от роста трафика передачи данных их применение позволяет сократить необходимый объём РЧР в 1,5..2 раза. Результаты проведённых исследований одобрены решением НТС Мининформсвязи России в январе 2007 года.

Результаты исследований, представленные во второй главе, явились основой для принятия решений Мининформсвязи России о порядке внедрения ССС стандарта UMTS в Российской Федерации, а выделение необходимого радиочастотного ресурса в диапазоне 2,1 ГГц позволило приступить к их развёртыванию и коммерческой эксплуатации.

В третьей главе приведены результаты исследования возможностей повышения спектральной эффективности ССС на основе применения методов частотной фильтрации сигналов с учётом параметров сигналов и помех в сетях сотовой связи разных стандартов.

Полосно-пропуекающие ВТСП фильтры характеризуются высокой добротностью (10б) и малыми потерями в полосе пропускания (0,1...0,2 дБ) в диапазонах частот от 1 МГц до 10 ГГц, а их полоса пропускания может быть согласована с шириной спектра сигнала [8]. Применение ВТСП фильтров в базовых станциях ССС повышает чувствительность и избирательность радиоприёмного устройства, а, следовательно, и энергетический потенциал радиолинии [9]. Исследования в области ВТСП фильтров проводят российские специалисты И.А. Архаров, О.Г. Вендик, И.Б. Вендик, В.Ю. Емельянов, Л.И. Пономарев и зарубежные исследователи R. Simon, В. Willemsen, M. Lancaster, Bin Wei, Ueno Yoshiki. Анализ публикаций по данной теме подтвердил актуальность математического моделирования канальных ВТСП фильтров и определения требований к их характеристикам с учётом параметров сигналов и помех в сетях сотовой связи стандартов GSM и UMTS.

Метод анализа характеристик канальных фильтров состоит из двух этапов. На первом этапе проводится численное моделирование фильтров трёх типов: Батгерворта, Чебышева и Золотарёва, полоса пропускания которых соответствует рабочей полосе частот радиоканала (рис. 4). С учетом требований по крутизне спада амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) более 70 дБ/МГц, уровню потерь в полосе пропускания не более 0,1 дБ и уровню затухания в полосе задерживания 100 дБ определяется тип канального ВТСП фильтра с наименьшим порядком п. На втором этапе синтезированные АЧХ фильтров используются для расчёта эффективности подавления помех в радиоприёмном тракте БС с учётом спектральных масок сигналов, характерных для ССС стандартов GSM и UMTS, а также для оптимизации порядка и типа фильтров. Исследования проводились на основе модели произвольного i-ro канала приема БС с учетом межканальных помех от каналов связи между AT и БС своей и соседних сот (рис. 5). В качестве показателя эффективности применения фильтров выбрано отношение средней мощности сигнала к средней мощности помех от смежных каналов с номерами к = 1,2,.., которое рассчитывается на выходе i-ro канального фильтра:

] 0 srif) 2 И/0' {/pi

s" (f,)

"г S," (/±*-2Д/) W" {fpf

J ч" 0

где: S;4T (f) - спектральная маска сигнала; ¿¡а (/)-АЧХ канального фильтра.

Частота. МГц Частота, МГц

а) б)

Рис. 4. АЧХ фильтра Золотарёва с различным порядком п для использования в базовых станциях ССС стандартов GSM (а) и UMTS (б)

Анализ результатов моделирования показывает, что независимо от типа фильтра увеличение его порядка сверх п = 5 (для ССС стандарта GSM) и сверх п = 7 (для ССС стандарта UMTS) с энергетической точки зрения не имеет смысла, так как в этом случае зависимости отношения Рс/(Рщ+Рп) на его выходе и на выходе «идеального» фильтра (с прямоугольной формой АЧХ) от уровня помех со стороны смежных каналов приёма практически совпадают (рис. 6). Эффективность же подавления помех при п = 2...7 зависит от типа фильтра. Так, для ССС стандарта GSM при одинаковом п = 3 фильтры Чебышева и Золотарёва более эффективны по сравнению с фильтром Баттерворта: различие в степени подавления межканальных помех с соответствующими номерами к составляет от 1 до 8 дБ. Для ССС стандарта UMTS при одинаковом п = 7 фильтр Чебышева имеет выигрыш в степени подавления межканальных помех от смежных каналов приёма, равный 19 дБ (к=1) и 69 дБ (к=3), а для фильтра Золотарёва такого же порядка выигрыш равен 22 дБ (к=1) и 59 дБ (к=3).

а) б)

Рис.6. Зависимость отношения Рс/Рп на выходе «идеального» фильтра и фильтра Баттерворта от уровня помех с номерами к для ССС стандартов GSM (а) и UMTS (б)

Результаты исследований показывают, что применение канальных ВТСП фильтров 3-7 порядка, адаптированных к параметрам сигналов и помех в сетях сотовой связи, потенциально позволяет увеличить отношение Рс/(Рш+Рп) на входе радиоприёмного устройства базовой станции на 10-15 дБ для ССС стандарта GSM и на 15-20 дБ для ССС стандарта UMTS и, соответственно, в 1,5-2 раза повысить спектральную эффективность существующих и перспективных ССС. Учёт результатов исследований возможности использования ВТСП фильтров в приёмном тракте базовой станции с целью сокращения защитных интервалов между соседними частотными каналами в ходе разработки новых стандартов сотовой связи также может способствовать повышению спектральной эффективности перспективных ССС. При наличии мощных узкополосных помех от других РЭС их подавление может осуществляться путём включения на входе приёмного тракта базовой станции полосно-заграждающего ВТСП фильтра с перестраиваемой полосой заграждения во всей рабочей полосе частот.

Применение ВТСП фильтров позволяет не только улучшить избирательность радиоприёмного устройства базовой станции, но и расширить его динамический диапазон по нелинейным эффектам. Установлено, что динамический диапазон по интермодуляции (ДДИ) радиоприёмного тракта БС в составе (ВТСП фильтр + МШУ + радиоприёмное устройство) превышает ДДИ собственно радиоприёмного устройства приблизительно на величину выигрыша АЛЯЁ , который может быть выражен в [дБ] при расчете по формуле:

(2)

где: y{&f) - амплитудно-частотная характеристика ВТСП фильтра (в разах);

Д/ - полоса отстройки соседнего канала от основного канала приёма.

На основе результатов моделирования ВТСП фильтров обоснована возможность их применения для расширения динамического диапазона радиоприёмного устройства базовой станции по интермодуляции третьего порядка для ССС стандартов GSM и UMTS: при

16

использовании ВТСП фильтров Баттерворта 2-4 порядков выигрыш AÁAÉ составляет от 16 до 30 дБ, а при использовании ВТСП фильтров Золотарёва 5-го порядка выигрыш AAAÉ возрастает более чем на 60 дБ. Подтверждена возможность использования ВТСП фильтров для расширения динамического диапазона радиоприёмного тракта базовой станции по блокированию (ДЦБ): в сравнении с ДДИ выигрыш оказывается не хуже.

Таким образом, результаты исследований, приведённые в третьей главе, позволили определить потенциальные возможности применения канальных ВТСП фильтров для повышения уровня частотной фильтрации сигналов в радиоприёмном тракте базовых станций ССС стандартов GSM и UMTS и обосновать целесообразность использования канальных ВТСП фильтров для повышения пропускной способности и спектральной эффективности перспективных ССС. Следует подчеркнуть, что полученные данные относятся и к цифровым фильтрам с высокой разрядностью аналого-цифрового преобразования (16 и выше). С учётом ускоренного развития процессорной техники фильтры такого типа уже в ближайшем будущем могут быть востребованными как с точки зрения упрощения конструкции и увеличения скорости перестройки, так и по экономическим соображениям.

В четвертой главе представлены результаты исследования возможностей применения многоканальных антенных систем для повышения спектральной эффективности сотовой связи, приведены основные положения разработанной теории многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией, предложен метод анализа и оптимизации их характеристик, обоснована эффективность применения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией в перспективных ССС.

Важные результаты в области разработки теоретических основ многоканальной передачи сообщений с пространственным разнесением были получены российскими специалистами М.А. Быховским, В.М. Вишневским, В.А. Власовым, И.Л. Евдокимовым, В.Т. Ермолаевым, B.C. Сперанским, А.Г. Флаксманом и зарубежными исследователями J. Winters, J. Salz, A. Paulrag, Т. Kailath, G Raleign, J. Foschini, J. Gans, E. Telatar, S. Alamauti, G Tsoulos, R. Heath, N. Mehta, A. Molish, D. Gore, A. Paulraj, D. Gesbert. Хотя вопросам применения технологии MIMO и посвящено большое число исследований, однако в них не сформулированы условия её эффективного использования в ССС, нет определённости и в оценке влияния параметров пространственно-неоднородных радиотрасс и многоканальных антенных систем на спектральную эффективность ССС, а требования к антенным системам не в полной мере учитывают особенности применения технологии MIMO в перспективных ССС.

Пусть антенные решётки в схеме ССС - MIMO, представленной на рис. 7, состоят из N

передающих и М приёмных элементов, связанных некоторым числом радиоканалов.

17

На вход п-го элемента передающей АР, изолированного от остальных, подаётся сигнал с нормированной амплитудой напряжения 11". Электромагнитные волны, распространяясь в условиях неоднородного пространства по нескольким направлениям (радиоканалам), вызовут появление на т входе изолированного элемента приёмной АР отражённого (по отношению к этому входу) сигнала с нормированной амплитудой напряжения и". Полная

канальная матрица Н(В,А) образуется из элементов Ишп(Аш,а„) = и имеет

следующий вид:

Я(В,Л) =

ММ.

(3)

Л/А"0') •■• клън'а*)_

где А = (о,,...ол,), В = (6,,... Ьи) - некоторые сечения (входы) в фидерных линиях элементов передающей и приёмной АР.

На основе детерминистического подхода к модели распространения радиоволн [4] и в предположении, что элементы приёмной АР идеально согласованы с приёмным устройством, показано, что канальная матрица Н(В,А) с учетом взаимодействия элементов АР может быть выражена через аналогичную матрицу Н" (В, А) без учета взаимодействия: Н(В,А) = (Е-3!« (В))Яг,(В,Л)(£-5,'1а'(Л)), (4)

где: 5,'ш (А)- матрица рассеяния передающей АР относительно ее входов А, связывающая между собой комплексные амплитуды напряжений падающих и, (Л)^ и

отражённых ио(А

(5)

5,'™ (В)-матрица рассеяния приёмной АР; Е- единичная матрица.

А={а,.....а„.....а«)

К ^

Радиоканалы

В=сь,.....Ьт...„Ьм)

^ ч

Г

1К ч

Г

1> с

г

Рис. 7. Структурная схема ССС с многоканальными антенными системами

Рис. 8. Зависимость выигрыша у^ от числа

I I2

каналов М при разных значениях р\/и[ :

-ЮдБ (1); ОдБ (2); ЮдБ (3); 20дБ (4); ЗОдБ (5) 18

Из полученного выражения (4) следует, что учёт эффектов взаимодействия элементов передающей и приёмной АР приводит к изменению канальной матрицы Н(В,А) ■

Для определения мощности принимаемого сигнала, предполагая, что он является гармоническим, с учётом взаимодействия элементов приёмной и передающей АР можно перейти к выражению для энергетической матрицы вида W(B,Á) = H'{B,Á)H{B,Á), элементы которой и определяют мощность сигнала Рс(В) в сечениях bm фидерных линий элементов приёмной антенной решётки:

Dt{B) = (u¡{B)lJ,(B)) = (u; (Á)¡V(B,Á)U, (А)). (6)

Спектральное разложение энергетической матрицы по собственным векторам позволяет определить собственные значения каналов:

W=т {мм-} 7-; = т {и2} т;, (7)

где: Т - матрица ортонормированных собственных векторов матрицы W;

j|/v|2J - диагональная матрица собственных значений |,ц|2,|,й2|2...|,и„|2, определяемых из

\dtí.{w(B,Á)-\fxf £) = 0, системы уравнений: i (8)

[ит = {Н2}г.

Взаимодействие элементов приёмной и передающей АР приводит к изменению собственных векторов и собственных значений энергетической матрицы W(В, А).

На основе теоремы Шеннона для канала с «белым» шумом [4] максимальное значение CL спектральной эффективности системы сотовой связи с одноканальной схемой построения SISO (Single Input - Single Output) может быть представлено в виде:

В случае же организации М' независимых радиоканалов спектральная эффективность ССС-MIMO определяется выражением:

I 12 ^ к

'=2>&

N V 1

к м

(10)

Данное выражение получено путём спектрального разложения энергетической матрицы IV(в,А) и поиска максимального значения спектральной эффективности ССС-М1МО при неизменной мощности излучения (Рс(А)=соп50. Отметим, что в случае единственного канала выражение (10) переходит в выражение (9), а в случае М' каналов с равными значениями |//,|=|//т|, т = 1,...,М' - в известное выражение [4]:

Г \и. I

(И)

<(cl) = Clm„=M'log3 19

, hi

Тогда выигрыш в спектральной эффективности ССС-М1МО при организации М' каналов с равными значениями |5 по сравнению с ССС-ЭГБО будет равен:

12

I и.

1 + р-—— И М'

(12)

С™ 1ое2(1 + Р|Я,|2)

Из анализа зависимости от числа каналов М'при разных значениях (рис. 8)

следует, что повышение спектральной эффективности ССС-М1МО более чем в 1,5 раза,

возможно только для значений 10 дБ. Многолучевое распространение сигнала

сопровождается значительным ослаблением его мощности как при отражении от препятствий, так и при дифракции на них, что приводит к существенному уменьшению

I I-

собственных значений каналов ш, . Это справедливо и при «организации» М' каналов с равными значениями |2, когда для реально используемых мощностей излучения даже на небольших расстояниях от БС выполняется неравенство р|р,|2«1. В этом случае у^ »1:

спектральная эффективность ССС-М1МО приближается к спектральной эффективности ССС-БКО.

В диссертационной работе с использованием метода максимизации при заданных ограничениях доказано, что при воздействии на приёмную АР узкополосных помех, сосредоточенных по направлениям прихода, и в предположении Ва (В)=сопз1, спектральная

эффективность ССС-М1МО определяется выражением:

(

с'т ™х=Х1о&

М'

нр\4 I

(13)

Наличие помех, сосредоточенных по направлению прихода, может существенно уменьшить число радиоканалов, используемых в ССС-М1МО, вплоть до одного.

Разработанная теория многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией позволяет определить максимальную спектральную эффективность ССС с учетом параметров пространственно - неоднородных трасс, эффектов взаимодействия элементов АР и уровня помех, сосредоточенных по направлению прихода. Аналитические выражения оптимального возбуждения элементов АР дают возможность оценить влияние каждого радиоканала на спектральную эффективность ССС и принять решение о целесообразности его использовании. Исследование основных закономерностей применения многоканальных антенных систем и определение потенциальных возможностей повышения спектральной эффективности ССС проведены для двух моделей многолучевого распространения сигнала - дифракционной и переотражающей (рис. 9).

20

о

В. >

¿ПРМ

прм

а) б)

Рис. 9. Дифракционная (а) и переотражающая (б) модели распространения сигнала

Результаты численного моделирования многолучёвого распространения сигнала показывают, что собственные значения радиоканалов и спектральная эффективность ССС-М1МО зависят от параметров пространственно-неоднородных радиотрасс, эффектов взаимодействия элементов АР и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода. На основе разработанной теории предложены адаптивные многоканальные антенные системы, проведено исследование эффективности их применения в перспективных ССС-М1МО. На рис.10 представлены два способа построения адаптивных многоканальных антенных систем: с многоканальной (а) и одноканальной (б) схемами обработки сигнала.

л-.(„-) ж-<«;.....»;,.) -<-(«,.....«.) »-(»,.....к) «'-<»;.....»;•)

-<«:.....«:■)

а)

<■(«,.....».) «-(»,.....»■)

в''{ь;.....

б)

Рис.10. Адаптивные многоканальные антенные системы ССС-М1МО с

многоканальной (а) и одноканальной (б) схемами обработки сигнала

В диссертационной работе доказано, что многоканальную схему обработки сигнала целесообразно применять в случае, когда собственные значения радиоканалов примерно одинаковы. Форма и направления лучей ДН приёмной и передающей АР определяются параметрами радиоканалов, эффектами взаимодействия элементов АР и влиянием помех, сосредоточенных по направлениям прихода. При этом спектральная эффективность ССС-М1МО при соответствующем отношении Рс/(Рш+Рп) >10 дБ может увеличиваться почти в М раз, где М - число независимых каналов. Если собственные значения каналов различаются в три и более раз, а один из них характеризуется наибольшим собственным значением, то многоканальная схема обработки сигнала становится неэффективной - требуется организовать единственный луч, направление максимума которого соответствует радиоканалу с наибольшим собственным значением. Одноканальная схема обработки сигнала при соответствующем выборе формы диаграммы направленности приёмной антенны может обеспечить практически такую же, а при определённых условиях и большую спектральную эффективность по сравнению с использованием многоканальной схемы. В этом случае максимумы ДН приёмной и передающей антенн могут быть направлены даже в разные стороны. Например, в модели радиотрассы с полубесконечным экраном образуется единственный канал, наибольшее собственное значение которого соответствует диаграммам направленности, максимумы которых направлены на кромку экрана, что вполне объяснимо и с физической точки зрении (рис. 11,а).

Результаты математического моделирования многолучёвого распространения сигнала при дифракции электромагнитных волн на экране в двухканальной схеме обработки сигнала с многоэлементной антенной решёткой на передачу (рис. 11,6) позволили определить зависимость спектральной эффективности ССС-М1МО такого типа как от числа элементов антенной решётки, так и от характера их возбуждения (рис. 12).

Значительный интерес представляет форма ДН многоканальных антенных систем, обеспечивающих многолучёвое распространение сигналов в ССС-М1МО. В соответствии с предложенным методом собственная ДН^го канала Г/ш (в,<р) определяется выражением:

где: - нормирующий множитель; /, ш {в,<р)- ДН одиночных элементов передающей АР.

(14)

♦

-У

э

2N

>' у <

1./2

я

.V.

!

Я

*

а)

б)

Рис. 11. Модели распространения сигнала с полубесконечным экраном (а) и с многоэлементной АР на передачу (б) 22

Y

Рис. 12. Зависимость спектральной эффективности ССС - MIMO 2Nx2 от числа излучателей: 1 - оптимальное возбуждение; 2 - синфазный канал; 3 - противофазный канал

В результате исследований определены требования к ДН антенных устройств БС и АТ перспективных ССС в условиях многолучевого распространения радиоволн. Доказано, что с целью повышения спектральной эффективности CCC-MIMO форма и ориентация лучей ДН многоканальных антенных систем должны соответствовать собственным ДН радиоканалов.

Собственные ДН синфазного и противофазного каналов, рассчитанные для дифракционной модели CCC-MIMO 2x2, представлены на рис. 13. Собственные ДН второго и третьего каналов, рассчитанные для дифракционной модели CCC-MIMO 4x4, представлены на рис. 14. Собственные ДН первого и четвертого каналов по своей форме похожи на собственные ДН синфазного и противофазного каналов, но имеют более узкие лепестки.

Рис.13. Собственные ДН для синфазного (сплошная) и противофазного (пунктир) каналов для двух полуволновых вибраторов без экрана (слева) и с боковым экраном (справа)

Рис. 14. Собственные ДН второго (слева) и третьего (справа) каналов четырехканальной ССС-М1МО для четырех полуволновых вибраторов без экрана

Установлено, что в условиях многолучевого распространения радиоволн собственные ДН радиоканалов являются аналогом ДН многолучевых антенн, но отличаются от них по своей форме и ориентации лучей, которые зависят от параметров пространственно-неоднородной радиотрасс, эффектов взаимодействия элементов антенных решёток и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода. Анализ возможностей практической реализации собственных диаграмм направленности радиоканалов позволяет сделать вывод, что наиболее полно предъявляемым требованиям удовлетворяют многолучевые антенные системы с широкоугольным сканированием диаграммы направленности и дополнительными цепями адаптации. С учетом необходимости обеспечения работы в городских условиях управление формой и ориентацией лучей диаграмм направленности антенн в реальном масштабе времени можно осуществить путем формирования соответствующего АФР в их раскрыве, в том числе - с применением цифровых методов.

Результаты исследований, представленные в четвертой главе, позволили выявить следующие закономерности использования и принципы построения многоканальных антенных систем сотовой связи нового поколения:

• применение многоканальных антенных систем повышает спектральную эффективность перспективных ССС в случае, когда ДН антенн являются собственными ДН соответствующих радиоканалов и формируются с учетом параметров пространственно-неоднородной радиотрассы, эффектов взаимодействия элементов антенных решёток и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода, а отношение мощности сигнала (Рс) к суммарной мощности помехи и шумов (Рш+Рп) на входе радиоприёмного устройства превышает 10 дБ;

• применение многоканальных антенных систем с управляемыми диаграммами направленности повышает спектральную эффективность ССС-М1МО при выборе радиоканала с максимальным собственным значением в случае существенно различных собственных значений радиоканалов либо при соответствующем возбуждении радиоканалов с близкими собственными значениями;

• из-за эффектов взаимодействия элементов АР существует такое расстояние между ними, при котором спектральная эффективность ССС-М1МО достигает максимума;

• в случае однородного пространства собственная ДН радиоканала соответствуют ДН адаптивной антенны, а в случае неоднородного пространства и одноканальной схемы построения ССС-ЗШО собственная диаграмма направленности радиоканала обеспечивает максимальную спектральную эффективность ССС;

• неравнозначность радиоканалов и наличие помех, сосредоточенных по направлениям прихода, снижает спектральную эффективность ССС-М1МО;

• собственные значения радиоканалов существенно и по-разному зависят от взаимного расположения БС и AT, что ограничивает возможность повышения спектральной эффективности CCC-MIMO, особенно при работе в движении и на большие расстояния.

В пятой главе представлены результаты исследования путей построения многоканальных антенных систем со сферическими диэлектрическими линзами, обоснована эффективность их применения в базовых станциях перспективных ССС. Основополагающие исследования в области многолучевых и сканирующих антенн выполнены российскими учёными H.A. Беем, Д.И. Воскресенским, А.Ю. Гриневым, В.А. Калошиным, Б.Е. Кинбером, В.И. Классеном, Л.И. Пономаревым, Д.М. Сазоновым, Н.Я. Фроловым, Ю.Я. Харлановым.

В качестве многолучевых антенных систем БС перспективных ССС могут использоваться или система из нескольких совмещённых АР, перекрывающих весь пространственный сектор и требуемые диапазоны частот, или одна широкополосная антенна, например, полифокальная линзовая антенна (ЛА) с коммутируемыми облучателями. По совокупности требований, предъявляемых к антенным системам БС перспективных ССС, полифокальные ЛА обладают преимуществами по сравнению с АР, обеспечивая работу в широком секторе углов (вплоть до 360°) во всех рабочих диапазонах частот. Применение линз является предпочтительным и в гибридных антеннах - ведь размеры многоэлементного облучателя и диаграммообразующей схемы могут быть весьма значительными [10]. Среди полифокальных ЛА, обеспечивающих многолучёвой режим работы в секторе углов до 360°, наибольшей эффективностью обладают линзы Люнеберга, фокусирующие свойства которых достигаются определённым законом изменения диэлектрической проницаемости £ в зависимости от расстояния г до центра линзы [11,12].

Технологическая сложность и высокая стоимость изготовления линз Люнеберга препятствуют их широкому использованию в средствах радиолокации и радиосвязи. С целью создания более простых, но достаточно эффективных конструкций ЛА в нашей стране и за рубежом были исследованы сферически-симметричные диэлектрические линзы с малым числом слоев, в том числе - однородные. В отличие от линз Люнеберга, они обладают сферической аберрацией, уровень которой возрастает с увеличением D/X, что накладывает дополнительные ограничения на их предельно достижимые характеристики направленности. Опубликованные результаты исследований полифокальных ЛА относятся лишь к частным случаям реализации сферических линз, не учитывают влияния потерь в диэлектрике и параметров облучателя на характеристики направленности антенн. Учёт этих факторов особенно важен в процессе оптимизации параметров ЛА: числа и толщины слоев в линзе, характеристик диэлектрика для каждого слоя, типа и местоположения облучателя, когда критерий оптимальности определяется из необходимости обеспечения максимального

значения коэффициента использования поверхности (КИП) раскрыва линзовой антенны.

25

Важнейшим условием эффективного построения антенн на основе диэлектрических линз является использование математических моделей, учитывающих реальные потери в диэлектрике, АФР поля в раскрыве облучателя, а также позволяющих проводить расчёт характеристик излучения и синтез оптимальных конструкций без ограничения на размеры линз. Дифракции электромагнитных волн на диэлектрическом шаре посвящено большое число исследований, результаты некоторых из них опубликованы в [13,14]. При практическом использовании разработанные модели имеют ряд ограничений, которые связаны с размерами линз либо с ухудшением точности расчётов при большом числе слоёв шара и использовании облучателя, отличающегося от точечного источника. Кроме того, в рассмотренных работах не содержится результатов исследования влияния потерь в диэлектрике на характеристики излучения сферических линзовых антенн.

Разработанный метод анализа полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами позволяет исследовать их электродинамические характеристики с учётом произвольного АФР возбуждающего поля в широком диапазоне изменения ОIX и параметров диэлектрика. Хотя метод и основан на стандартном представлении потенциалов Дебая в виде разложений в ряды по сферическим гармоникам, у него есть преимущество: вычисляются не коэффициенты разложения потенциалов Дебая по сферическим гармоникам, а непосредственно сами потенциалы и их нормальные производные в каждой гармонике, необходимые для определения напряжённости поля. Этим достигается хорошая точность результатов и высокое быстродействие. Суть метода состоит в решении системы уравнений Максвелла для случая возбуждения слоистого диэлектрического шара излучателем в виде сферической площадки, на поверхности 5 которой поле имеет произвольное амплитудно-фазовое распределение (рис. 15).

{многочастотные) облучатели

Рис. 15. Сферическая диэлектрическая линзовая антенна

Каждый слой 7 б [О, Л/] характеризуется комплексной относительной диэлектрической проницаемостью е^=е} + где: с, и tg <5, - соответственно относительная

диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь у - го слоя. Поле источника представляется в виде конечной совокупности М электрических и магнитных диполей, моменты которых соответствуют напряжённости магнитного и электрического полей в месте размещения диполей. Для каждого элементарного диполя исходная векторная задача сводится к двум независимым скалярным путем введения электрического I' и магнитного / " потенциалов Дебая. Каждый из потенциалов Дебая должен удовлетворять уравнению Гельмгольца в точках непрерывности , а также условиям сопряжения на границах слоев, где должна обеспечиваться непрерывность величин 5/5г(г/'), е!', д/дг^г! ™), / и условиям излучения. С использованием разложений потенциалов Дебая

по сферическим функциям задача для элементарного источника сводится к решению двухточечной векторной системы уравнений.

Вследствие сферической симметрии рассматриваемой диэлектрической структуры напряжённость поля Ё, в точке ()(г, <р,в), создаваемая диполями, расположенными в некоторой точке В с координатами Х(1), У(1), 2(1), где / е [ 1, Л/], равна Е\ в той же точке ()(г,<р',в'), рассматриваемой во вспомогательной сферической системе координат [г,(р',в') и создаваемой диполями, размещёнными в точке В, характеризующейся, соответственно, новыми координатами (0,0,-Ко)- Рассчитывая компоненты напряжённости электрического поля Е\ и используя двойное ортогональное линейное преобразование физических

координат вектора, можно определить значение . Расчет напряжённости поля Ё^, создаваемой антенной с реальным облучателем в произвольной точке наблюдения £)(г,(р, в), сводится к интегрированию по его раскрыву значений £, в заданном направлении. Использование двойного ортогонального линейного преобразования координат и принципа двойственности позволяет ограничиться однократным расчётом потенциалов Дебая на внешней поверхности шара. В большинстве случаев поперечные размеры одиночного облучателя много меньше диаметра шара, что позволяет проводить расчёты в предположении, что все точечные источники расположены на плоской поверхности 5', соответствующей раскрыву облучателя.

На основе предложенного метода анализа полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами с произвольным АФР возбуждающего поля разработан численный алгоритм расчета их электродинамических характеристик, реализованный в виде

комплекса программ для ПК. Апробация математической модели проведена путём сопоставления результатов расчёта и экспериментальных исследований ЛА на основе однородного диэлектрического шара из полиэтилена (О = 200мм, е = 2,3, <5 = 4 -10^*). Расчётная (вр = 31,9 дБ, сплошная линия) и измеренная на частоте 30 ГГц (йэ = 31,7 дБ, точки) диаграммы направленности ЛА приведены на рис. 16. Сравнение характеристик показывает хорошую точность разработанного алгоритма. На этом же рисунке приведена диаграмма направленности ЛА, рассчитанная для случая точечного облучателя (в = 30,6 дБ, пунктир) и значительно отличающаяся от результатов эксперимента.

',№.4 5

Рис. 16. Диаграммы направленности антенны с линзой в виде шара из полиэтилена

В соответствии с задачами диссертационной работы в результате исследования характеристик полифокальных ЛА необходимо решить задачу оптимизации [15]. Сформулируем критерий оптимизации, дополнительные ограничения на решения и алгоритм оптимизации. Рассмотрим ЛА как электродинамическую систему с выходными параметрами )}, где X и У - совокупности внутренних и внешних

параметров системы, соответственно. Требуется найти сочетание параметров х, оптимальное в смысле выбранного критерия Ф = ф{;г,(Х,Р),...,;г4(Х,У)}, который может быть определен из условия минимальности функционала С1(Ха), где Х0 - вектор варьируемых параметров. Задача оптимизации является многокритериальной, так как система характеризуется несколькими выходными параметрами ^, среди которых: коэффициент усиления (КУ) антенны в, уровень боковых лепестков, коэффициент стоячей волны в облучателе, осесимметричность ДН, глубина минимумов между лепестками ДН. Поэтому задача оптимизации параметров сферической диэлектрической линзовой антенны сводится к нахождению минимума функционала по интегральному критерию:

28

П(Х0) = шт|о1 -С(Х0)|; Х0ев„ (15)

где: - максимально достижимый КУ антенны, например, на основе линзы Люнеберга;

- вектор варьируемых параметров;

- максимальный диаметр ]-го слоя; %(х,у) - функция АФР возбуждающего электромагнитного поля;

(2, - область определения параметров Х„, задаваемая совокупностью функциональных ограничений или числовыми границами (в частности: е> 1, ц^д> >0).

Задача, поставленная в виде (15), является задачей оптимального синтеза излучающей системы [16]. Сложность её решения определяется отсутствием явного аналитического выражения для расчета выходных параметров, невозможностью одновременного варьирования всеми входными параметрами и многоэкстремальностью целевой функции. По существу, единственным способом решения такой задачи является многократное вычисление целевой функции и определение параметров сферической линзовой антенны с максимальным коэффициентом усиления. В этой связи возрастает значение быстродействия разработанного численного алгоритма решения прямой задачи.

Решение задачи оптимального синтеза сферической линзовой антенны осуществляется в два этапа. На первом этапе путем многократного решения прямой задачи определяется наилучшая структура линзовой антенны с точечным облучателем, в качестве которого используется элемент Гюйгенса. На втором этапе производится оптимизация функции АФР возбуждающего поля в раскрыве реального облучателя. Синтез полифокальной линзовой антенны целесообразно начинать с наиболее простой конструкции сферической линзы в виде однородного диэлектрического шара. Для синтеза линзовой антенны с большей эффективностью следует перейти к более сложной конструкции линзы (от однородной - к двухслойной, а от неё - к многослойной) и повторить решение задачи.

На основе разработанного алгоритма проведены исследования, оптимизация и сравнительный анализ электродинамических характеристик диэлектрических ЛА с однородной, двухслойной и многослойной сферическими линзами с учётом потерь в диэлектрике и отражений от границ слоев. Основной задачей исследований являлось определение параметров диэлектрика и местоположения облучателя, при которых обеспечивается максимальный КУ при заданном значении ОД. Исследована зависимость коэффициента усиления антенны от ЪГк, числа и толщины слоёв в линзе. Определены соотношения геометрических размеров сферических диэлектрических ЛА, позволяющие достичь характеристик направленности, близких к «идеальным», которыми обладают, например, линзы Люнеберга. Рассчитана зависимость КИП антенны от уровня

возбуждающего поля на краю линзы, позволяющая определить требования к облучателю, рассмотрено влияние параметров линзы и облучателя на форму ДН сферической JIA. Показано, что для каждой конструкции JIA может быть определена функция АФР возбуждающего поля, при которой достигается максимальное усиление. Разработаны требования к диэлектрическим материалам JIA, определены пороговые размеры линз, начиная с которых увеличение DIX не приводит к росту коэффициента усиления.

Из результатов исследования характеристик антенн с однородными сферическими линзами следует, что для каждого е материала линзы при заданном значении D/k существует определённое расстояние Ro от облучателя до центра линзы, при котором достигается максимум КУ антенны (рис. 17). При этом облучатель может располагаться вне линзы, на её поверхности или внутри неё. При расположении облучателя на поверхности линзы наилучшими фокусирующими свойствами обладает шар с е - 3,3: антенна с такой линзой имеет КУ, равный 36,7 дБ (tgS= 0), и осесимметричную ДН при уровне первого бокового лепестка -14 дБ. Исследовано влияние параметров диэлектриков и местоположения облучателя на форму ДН. Сферическая аберрация вызывает уменьшение КИП антенны с ростом D/X, а вследствие резонансных эффектов зависимость G = f(D/>.) имеет осцилляции (рис. 18). В то же время антенна с однородной линзой достаточно эффективна: при DIX = 30 значение КИП = 0,55 (tg 5 = 0), а отличие ее КУ от аналогичной характеристики линзы Люнеберга (число слоев N = 100) составляет около 1 дБ. Максимально достижимый КУ антенны на основе однородного шара составляет = 40 дБ. При наличии потерь в диэлектрике эффективность антенны падает, и для каждого tg 8 существует пороговое значение DIX, при дальнейшем увеличении которого происходит уменьшение коэффициента усиления.

Рис.17. Зависимость коэффициента усиления Рис. 18. Зависимость коэффициента ЛА от местоположения облучателя усиления ЛА от относительного

диаметра БД.

Большая эффективность ЛА, особенно с ростом DJX, достигается использованием двухслойных сферических линз, параметры которых выбираются таким образом, чтобы аберрационные искажения, вносимые каждым слоем линзы, были равны по величине и противоположны по знаку. Для различных фокусных расстояний синтезированы конструкции линз, обеспечивающие наибольший КИП антенны при заданном D/À. Так, при D/X = 44 и расположении точечного облучателя на поверхности линзы КИП я 0,7 (ct = 4,5, е2 = 4,05). Антенна с двухслойной линзой даже при DA. = 44 имеет КУ всего на 0,7 дБ меньший по сравнению с линзой Люнеберга, а их ДН практически одинаковы (рис. 19). В отличие от однородной двухслойная линза характеризуется монотонным ростом КУ при увеличении D/X (рис. 20), максимально достижимый КУ составляет = 48 дБ, а его осцилляции даже при Ro/R = 1 не превышают 0,5 дБ, что подтверждает широкополосносные свойства линзы.

Дальнейшее повышение эффективности сферических ЛА возможно путем оптимизации АФР поля в раскрыве облучателя. Критерий оптимальности определён из условия обеспечения максимального КУ антенны при заданном D/X.. Определены оптимальные уровни возбуждающего поля на краю однородных, двухслойных и многослойных линз. Повышение эффективности ЛА с реальным облучателем по сравнению с точечным источником сопровождается расширением главного лепестка ДН и уменьшением уровня её боковых лепестков. Результаты численного исследования и оптимизации характеристик ЛА на основе однородного шара из полиэтилена сопоставлены с результатами эксперимента. В качестве облучателей использовались открытые концы волноводов и конические рупоры с разными размерами раскрыва. Получено хорошее совпадение формы ДН и местоположения облучателей, отличие расчётных и измеренных значений КУ составляет не более 1 дБ.

Рис. 19. ДН антенны с линзой Люнеберга, Рис. 20. Зависимости КУ антенны с линзой с однородной и двухслойной Люнеберга, с однородной и

линзами двухслойной линзами от Г)/\

Результаты исследований, представленные в пятой главе, показывают, что основной недостаток линз Люнеберга - сложность изготовления - может быть устранён применением диэлектрических линз в форме однородного или двухслойного шара. При диаметре однородного шара 20...40 см в диапазоне 2,1 ГГц возможно формирование ДН из 12...24 лучей в азимутальной плоскости с шириной каждого из них 30°... 15°. Установлено, что использование многоканальных антенных систем со сферическими линзами из однородного диэлектрика с коммутируемыми облучателями и дополнительными цепями адаптации в качестве антенн базовых станций является эффективным способом удовлетворения требований, предъявляемых к ним в перспективных ССС, особенно при переходе к использованию более высокочастотных диапазонов (свыше 2 ГГц): применение совмещённых облучателей позволяет обеспечить работу одной и той же линзовой антенны в широком секторе пространства и в нескольких диапазонах волн с усилением до 40 дБ.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы, приведены сведения об их апробации, публикации и внедрении, дана характеристика практической ценности и полезности работы, намечены пути дальнейших исследований.

В приложениях приведены результаты численного исследования характеристик канальных фильтров (приложения 1, 2) и спектральной эффективности сотовой связи нового поколения при ■ использовании многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией (приложение 3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена крупная научная проблема, имеющая важное хозяйственное значение и состоящая в разработке теории, методов анализа и принципов построения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией для повышения спектральной эффективности ССС нового поколения. Изложенные технические решения научно обоснованы, а их внедрение повышает эффективность использования радиочастотного спектра и вносит значительный вклад в развитие экономики страны. Основными результатами диссертационной работы являются:

1. Разработаны предложения по выделению РЧР в объеме 140 МГц в диапазоне 2,1 ГГц для развёртывания на территории Российской Федерации четырёх полнофункциональных сетей связи стандарта UMTS с возможностью организации в каждой из них трех каналов FDD и одного канала TDD. Комплексный подход к решению научно-технических, экономических и нормативно-правовых задач повышения эффективности использования РЧС позволил изыскать возможность обеспечения сетей связи третьего поколения требуемым РЧР в диапазоне 2,1 ГГц и приступить к их развёртыванию в России.

2. Предложены научно-технические способы повышения спектральной эффективности перспективных ССС на основе применения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией сигналов. Разработаны предложения по выделению РЧР в интересах перспективных сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа с оценкой возможности повышения эффективности использования радиочастотного спектра при их взаимодополняющем развитии.

3. Разработана теория многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией сигналов, исследованы потенциальные возможности повышения спектральной эффективности перспективных ССС в условиях многолучевого распространения радиоволн. Выявлена зависимость максимальной спектральной эффективности ССС с многоканальными антенными системами от параметров пространственно-неоднородной радиотрассы, эффектов взаимодействия элементов АР и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода, определены закономерности использования и принципы построения многоканальных антенных систем.

4. Разработан метод анализа адаптивных многоканальных антенных систем с учетом параметров пространственно-неоднородных радиотрасс, эффектов взаимодействия элементов АР и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода. Определены требования к характеристикам направленности антенных устройств БС и АТ перспективных ССС в условиях многолучевого распространения радиоволн. Доказано, что применение многоканальных антенных систем повышает спектральную эффективность перспективных ССС в случае, когда ДН антенн являются собственными ДН соответствующих радиоканалов, а отношение Рс/(Рш+Рп) на входе радиоприёмного устройства превышает 10 дБ.

5. Разработаны схемы и способы реализации диаграмм направленности многоканальных антенных систем для использования в перспективных ССС, установлено, что собственные ДН радиоканалов являются аналогом ДН многолучёых антенн, но отличаются от них по своей форме и ориентации лучей, которые зависят от параметров пространственно-неоднородной радиотрассы, эффектов взаимодействия элементов антенных решёток и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода.

6. Доказано, что применение многоканальных антенных систем с управляемыми ДН повышает спектральную эффективность ССС при выборе радиоканала с максимальным собственным значением в случае существенно различных собственных значений радиоканалов либо при соответствующем возбуждении радиоканалов с близкими собственными значениями. Установлено, что в случае однородного пространства собственная ДН радиоканала соответствуют ДН адаптивной антенны, а в случае неоднородного пространства и одноканальной схемы построения собственная ДН радиоканала обеспечивает максимальную спектральную эффективность ССС.

7. Предложено использовать полифокальные антенны со сферическими диэлектрическими линзами в качестве широкополосных многоканальных антенных систем базовых станций перспективных ССС. Разработан метод анализа полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами с произвольным АФР возбуждающего поля, включающий численный алгоритм расчета и оптимизации их электродинамических характеристик. Проведены исследования и оптимизация электродинамических характеристик антенн с однородной, двухслойной и многослойной сферическими линзами с учетом потерь в диэлектрике и отражений от границ слоев.

8. Определены соотношения геометрических размеров сферических диэлектрических JIA и электромагнитные параметры диэлектриков, позволяющие достичь характеристик, близких к «идеальным» характеристикам, которыми обладают, например, линзы Люнеберга. Показано, что для каждой конструкции сферической ЛА может быть определена функция АФР возбуждающего поля, при которой достигается максимальный КУ. Разработаны требования к диэлектрическим материалам для сферических ЛА, определен их предельный относительный диаметр D[к, увеличение сверх которого не приводит к росту КУ.

9. Установлено, что в качестве многоканальных антенных систем БС перспективных ССС в диапазонах частот свыше 2 ГГц является эффективным применение полифокальных антенн со сферическими линзами из однородного диэлектрика с коммутируемыми облучателями и дополнительными цепями адаптации, которые обеспечивают работу в широком секторе пространства и в нескольких диапазонах волн с усилением до 40 дБ.

10. Разработан метод анализа характеристик канальных ВТСП фильтров с оптимизацией их порядка и типа с учётом параметров сигналов и помех в сетях сотовой связи разных стандартов. Определены потенциальные возможности применения канальных ВТСП фильтров для повышения уровня частотной фильтрации сигналов в радиоприёмном тракте базовых станций систем сотовой связи стандартов GSM и UMTS, обоснована целесообразность использования канальных ВТСП фильтров для повышения пропускной способности и спектральной эффективности перспективных систем сотовой связи.

11. Доказано, что канальные ВТСП фильтры 3-7 порядков, адаптированные к параметрам сигналов и помех в сетях связи стандартов GSM и UMTS, позволяют увеличить отношение Рс/(Рш+Рп) на входе радиоприёмного устройства базовой станции на 10-15 дБ для ССС стандарта GSM и на 15-20 дБ - для ССС стандарта UMTS и, соответственно, в 1,5 - 2 раза повысить спектральную эффективность существующих и перспективных систем сотовой связи. Обоснована возможность применения канальных ВТСП фильтров для уменьшения защитного интервала между соседними каналами и расширения динамического диапазона радиоприёмного устройства базовой станции по интермодуляции третьего порядка и блокированию на 30-60 дБ.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА В НАУЧНЫХ ИЗДАНИЯХ, ОТРАЖАЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Научные статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Введенский A.B., Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харламов Ю.Я. Характеристики антенн со сферическими диэлектрическими линзами // Радиотехника и электроника. 1991. Т.36. № 4. С.680-688.

2. Введенский A.B., Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харламов Ю.Я. Исследование и оптимизация параметров линзовой антенны в виде однородного диэлектрического шара // Известия вузов. Радиоэлектроника. 1991. Т.34. № 2. С.104-107.

3. Введенский A.B., Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Моделирование сферических линзовых антенн с учетом характеристик облучателя // Радиотехника и электроника. 1992. Т.37. № 5. С.857-862.

4. Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование влияния гидрометеоров на характеристики сферических линзовых антенн // Радиотехника и электроника. 1999. Т.44. № 12. С.1476-1478.

5. Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование и оптимизация характеристик линзовых антенн на основе двухслойного диэлектрического шара // Радиотехника и электроника. 2002. Т.47. № 2. С.196-203.

6. Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование характеристик линзовых антенн на основе однородного диэлектрического диска //Антенны. 2001. № 12. С.112-125.

7. Крупной А.Е., Скородумов А.И. Своевременное внедрение сетей связи третьего поколения -необходимое условие развития российского телекоммуникационного рынка // Электросвязь. 2002. №4. С. 12-18.

8. Крупное А.Е., Скородумов А.И. Россия на пути к 3G: перспективы внедрения и проблемы формирования нового рынка услуг// Электросвязь. 2003. № 3. С.21-26.

9. Скородумов А.И. Перспективы внедрения и проблемы формирования рынка услуг 3G // Электросвязь. 2004. №9. С. 19-24.

Ю.Левченко С.Н., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Оптимизация и исследование системотехнических требований к антеннам радиально-узловых сетей связи миллиметровых и сантиметровых диапазонов волн // Антенны. 2005. № 7-8. С.53-58.

11. Бутенко В.В., Крупное А.Е., Сарьяи В.К., Скородумов А.И. Перспективы внедрения и развития мобильного телевидения в России//Электросвязь. 2005. №9. С.23-29.

12. Скородумов А.И. Перспективы и основные проблемы развития сетей связи нового поколения // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. Приложение. Самара: Самарское книжное издательство, 2006. С.56-60.

13. Власов В.А., Скородумов А.И. Необходимо совершенствование госрегулирования сетей Б111Д // Вестник связи. 2006. №2. С. 19-21.

14. Скородумов А.И. Внедрение сетей связи нового поколения - путь повышения эффективности использования РЧС//Электросвязь. 2006. №5. С.7-10.

15. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Новое поколение: от технологий к услугам // Электросвязь. 2006. №7. С.5-7.

16. Крупнов А.Е., Скородумов А.И., Шульга В.Г. Виртуальные сети подвижной связи в России к старту готовы // Вестник связи. 2006. № 8. С.58-67.

17. Скородумов А.И. Перспективы и основные проблемы развития сетей связи нового поколения // Антенны. 2006. № 11. С. 12-22.

18. Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Оценка эффективности применения сферических линзовых антенн на мачтовых устройствах//Антенны. 2007. №1.С.25-32.

19. Пономарев Л.И., Плесков В.В., Подкорытов А.Н., Скородумов А.И. Повышение эффективности систем сотовой связи с помощью канальных ВТСП фильтров // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2007. N° 11. С.37-41.

20. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. ВТСП фильтры и эффективность их применения в системах мобильной связи КВ и УКВ диапазонов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2007. Т.10. № 3. С.136-149.

21. Пономарев Л.И., Плесков В.В., Скородумов А.И., Тихомиров A.B. Анализ использования ВТСП фильтров в системах сотовой связи третьего поколения // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2007. №11.С.32-36.

22. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Пути повышения эффективности использования радиочастотного спектра//Электросвязь. 2007. №7. С.7-14.

23. Пономарев Л.И., Скородумов А.И., Плесков В.В., Тихомиров A.B. Анализ использования ВТСП фильтров в системах сотовой связи // Радиотехника. 2007. № 10. С. 117-120.

24. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. Анализ и моделирование характеристик MIMO систем // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2008. Т.П. № 3. С.37-45.

25. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Повышение эффективности использования радиочастотного спектра и новые подходы к регулированию // Электросвязь. 2009. № 4. С.4-8

26. Пономарев Л. И., Скородумов А. И., Подкорытов А. Н. Оптимизация спектральной эффективности двухканальной MIMO-системы сотовой связи // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2009. Т.7. JV» 10. С.24-35.

27. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. Оптимизация спектральной эффективности в многоканальных системах сотовой связи // Радиотехника и электроника. 2009. Т.54. № 1. С.81-97.

Монографии, патенты и авторские свидетельства

28. Скородумов А.И. Связь нового поколения: особенности и проблемы развития. - М.: Радиотехника, 2009. 285 с.

29. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Перспективы внедрения сетей связи третьего поколения в России / Национальная Ассоциация операторов сетей связи третьего поколения 3G.Bbm.l.- M.: ИТЦ «Мобильные коммуникации», 2002. 87 с.

30. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. и др. Перспективы внедрения сетей связи третьего поколения в России / Ассоциация операторов сетей связи третьего поколения 3G. Под ред. А.Е. Крупнова. Вып.2. М.: ИТЦ «Мобильные коммуникации», 2003. 171 с.

31. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. В России сети связи нового поколения к старту готовы. Современный этап развития рынка инфокоммуникационных услуг / Инфокоммуникации XXI века; под ред. Л.Е. Варакина. Том V: 25 лет инфокоммуникационной революции. М.: Международная академия связи, 2006. С.51-78.

32. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Контентные услуги - локомотив будущего поколения инфокоммуникационных сетей / Инфокоммуникации XXI века; под ред. Л.Е. Варакина. Том VI: Инфокоммуникации информационного общества. M.: MAC, 2006. С.41-59.

33. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Распространение услуг широкополосной связи - закономерный этап в развитии российских инфокоммуникаций // Широкополосная связь в России в начале XXI века. M.: MAC, 2008. С. 175-189.

34. Пономарев Л.И., Скородумов А.И., Терехин О.В. Приемо-передающее антенное устройство для многоканальной системы сотовой связи: патент РФ №2356142 от 18.02.08.

35. Пономарев Л.И., Паршиков В.В., Скородумов А.И., Терехин О.В., Прокопьев Т.В. Перестраиваемая малогабаритная высокотемпературная сверхпроводящая антенна: патент РФ №2356135 от 19.07.07.

36. Медведев Ю.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Тороидальная линзовая антенна с электрическим сканированием в полном телесном угле: патент РФ №2236073 от 20.04.07.

37. Атаманов В.Н., Лях В.И., Скородумов А.И., Хилевич C.B. Многодиапазонный облучатель с электронным сканированием: авт. свидетельство СССР № 301362, 1989.

38. Баринов В.М., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. и др. Защищенное выдвижное антенно-фидерное устройство: авт. свидетельство СССР №326693, 1991.

Доклады на научно-технических конференциях и симпозиумах

39. Введенский A.B., Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование электродинамических характеристик полифокальных линзовых антенн // I Всесоюзная научно-техническая конференция «Устройства и методы прикладной электродинамики», 13-15 сентября 1988 года, Одесса. Тезисы докладов. М.: МАИ, 1988. С.154.

40. Введенский A.B., Захаров Е.В., Скородумов А И., Харланов Ю.Я. Оптимизация полифокальной линзовой антенны по максимуму коэффициента усиления. // Научно - техническая конференция «Проблемы развития спутниковой связи», 24-26 октября 1989 года, Москва. Тезисы докладов. М.: МНИИРС, 1989. С.91.

41. Введенский A.B., Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Моделирование сферических линзовых антенн с учетом произвольного распределения возбуждающего поля // II Всесоюзная научно-техническая конференция «Устройства и методы прикладной электродинамики», 9-13. 09.1991, Одесса. Тезисы докладов. M.: МАИ, 1991. С. 162.

42. Введенский A.B., Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование и оптимизация характеристик сферических линзовых антенн с учетом диаграммы направленности облучателя // I Украинский симпозиум «Физика и техника миллиметровых и субмиллиметровых радиоволн», 15-17 октября 1991 года, Харьков. Тезисы докладов. Харьков: ИРЭ АН УССР, 1991. С.ЗЗЗ.

43. Скородумов А.И. Программа работ по развертыванию фрагментов опытной зоны сети подвижной связи третьего поколения (UMTS) в гг. Москве и Санкт-Петербурге // Международная конференция «Технологии 2G/3G в России», 23-26 сентября 2000 года, Хорватия. Тезисы докладов. М., НИИР, 2000. С.45-47.

44. Скородумов А.И. Проблемы и перспективы создания сетей мобильной связи третьего поколения // Международная конференция «Мобильная связь в странах - членах СНГ», Москва, 9-10 ноября 2000 года. Тезисы докладов. М., 2000. С.65-76.

45. Скородумов А.И. Проблемы обеспечения радиочастотным спектром систем подвижной радиосвязи третьего поколения // Международный Конгресс «Развитие телекоммуникаций и построение информационного общества в странах СНГ», 21-23 февраля 2001 года, Санкт-Петербург. Тезисы докладов. СПб., 2000. С.37-45.

46. Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование линзовых антенн на основе двухслойного диэлектрического шара // XII Всероссийская школа-конференция по дифракции и распространению волн, 19-23 декабря 2001 года, Москва. Труды конференции. М.: РосНУ, 2001. T.II. С.355-356.

47. Скородумов А.И. Стратегия и особенности внедрения сетей связи третьего поколения в России // Международная конференция «Мобильная связь в России. Тенденции и перспективы развития», 14-15 ноября 2001 года, Москва. Тезисы докладов. М., 2001. С.27-31.

48. A.I. Skorodumov. Prospects and features for introduction of the 3G communication networks in Russia // Китайско - Российский семинар на высоком уровне по информатизации и связи, 5-6 апреля 2002 года, Шанхай. Тезисы докладов. Шанхай, 2002. С.28-37.

49. Скородумов А.И. Пути решения проблем обеспечения радиочастотным ресурсом сетей сотовой связи третьего поколения в России. Научно-практическая конференция «Актуальные вопросы повышения эффективности использования радиочастотного ресурса», 17-21 июня 2002 года, Санкт-Петербург. Тезисы докладов. СПб., 2002. С. 17-19.

50. Скородумов А.И. Сети связи третьего поколения - опыт, уроки и тенденции развития // 4-я Международная конференция «Мобильная связь в России. Тенденции и перспективы развития», 26 марта 2003 года, Москва. Тезисы докладов. М., 2003. С.32-33.

51. A.I. Skorodumov. Russia on the way to 3G - prospects of implementation // International Conference CDMA-450, 20-22 April 2004, Shenzhen, China. P.57-59.

52. A.E. Krupnov, A.I. Skorodumov. Preparatory activities aimed at 3G networks deployment in Russia // International 3G Mobile World Forum, 13 January 2005, Tokyo, Japan. P.37-39.

53. Скородумов А.И. Основные тенденции развития и внедрения новых услуг в действующих и перспективных сетях связи // 7-й Международный Форум MAC 2005 «25 лет инфокоммуникационной революции», 29-30 марта 2005 года, Москва. Тезисы докладов. M.: MAC, 2005. С.32-33.

54. Скородумов А.И. Внедрение новых телекоммуникационных услуг - необходимое условие формирования единого информационного пространства // 9-й Петербургский международный экономический форум, 14-16 июня 2005 года, Санкт-Петербург. Тезисы докладов. СПб., 2005. С.73.

55. Скородумов А.И. Взаимодополнение сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа - ключевой фактор формирования рынка новых услуг // Международный семинар МСЭ «Mobile Telecommunications and Fixed/Mobile Convergence - the realities going forward», 12-14 сентября 2005 года, Киев. Тезисы докладов. Киев, 2005. С.64-66.

56. A.I. Skorodumov. Russia on the way to 3G - prospects for implementation // 3G World Congress & Exhibition, 14-18.11.2005, Hong Kong, China. P.32-37.

57. A.I. Skorodumov. 3G is ready to go ahead in Russia // UMTS Forum General Assembly, 8-9.11.2005, Ljubljani, Slovenia. P.23-28.

58. Скородумов А.И. Взаимодополняющее развитие сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа - новый этап развития подвижной связи // Международная конференция по беспроводным широкополосным технологиям, 17-18 апреля 2006 года, Москва. Тезисы докладов. М., 2006. С.14-15.

59. A.I. Skorodumov. When will 3G start in Russia? // IEEE ICC 2006 Conference, 11-15 June 2006, Istanbul, Turkey. P.87-92.

60. Пономарев Л.И., Скородумов А.И., Терехин O.B. Достижения в области ВТСП преселекторов и фильтров и эффективность их применения в системах связи // 1-я Международная научная конференция «Глобальные информационные системы, проблемы и тенденции развития», 3-6 октября 2006 года, Туапсе. Тезисы докладов. 2006. С.311-313.

61. Скородумов А.И. Внедрение сетей связи нового поколения - путь к повышению эффективности использования радиочастотного спектра // Международная конференция «Нормативно - правовые основы обеспечения эффективного использования радиочастотного спектра и оказания услуг связи СПЕКТР-2006», 16-18 октября 2006 года, Москва. Тезисы докладов. М., 2006. С.54-55.

62. Скородумов А.И., Плесков В.В., Тихомиров A.B., Подкорытов А.Н. Эффективность использования ВТСП фильтров в системах сотовой связи // V Молодежная научно-техническая конференция «Радиолокация и связь - перспективные технологии», 15 марта 2007 года, Москва. Тезисы докладов. М.: МАИ, 2007. С.27.

63. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. ВТСП фильтры и эффективность их применения в системах мобильной связи KB и УКВ диапазонов // VI Международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов», 17-23 сентября 2007 года, Казань. Тезисы докладов, 2007. С. 136.

64. Скородумов А.И., Плесков В.В., Подкорытов А.Н. Повышение эффективности систем сотовой связи с помощью канальных ВТСП фильтров // Научно-техническая конференция молодых ученых ФРЭЛА МАИ «Информационные технологии и радиоэлектронные системы», 19 апреля 2007 года, Москва. Сб. докладов. М.: МАИ, 2007. С. 211-214.

65. Скородумов А.И., Тихомиров A.B., Плесков В.В. Анализ использования ВТСП фильтров в системах сотовой связи третьего поколения // Научно-техническая конференция молодых ученых ФРЭЛА МАИ «Информационные технологии и радиоэлектронные системы», 19 апреля 2007 года, Москва. Сб. докладов. М.: МАИ, 2007. С.215-222.

66. Скородумов А.И., Плесков В.В. Моделирование характеристик ВТСП фильтров для систем сотовой связи // Третья Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ - 2007», 16-21 апреля 2007 года, Севастополь. Тезисы докладов, 2007. С. 121.

67. Скородумов А.И. Взаимодополняющее развитие сетей беспроводного широкополосного доступа, сотовой и фиксированной связи - закономерный этап в развитии российских инфокоммуникаций // Международная конференция по беспроводным широкополосным технологиям «Wireless Broadband», 20.04.2007, Москва. Тезисы докладов. М., 2007. С.34.

68. Скородумов А.И., Плесков В.В. Возможность построения ВТСП фильтров для систем сотовой связи // V Молодежная научно-техническая конференция «Радиолокация и связь -перспективные технологии», 15 марта 2007 года, Москва. Тезисы докладов, 2007. С. 14.

69. Пономарев Л.И., Скородумов А.И., Терехин О.В., Плесков В.В. Эффективность использования ВТСП фильтров в системах сотовой связи// 2-я Международная научная конференция «Современные информационные системы, проблемы и тенденции развития», 2-5 октября

2007 года, Туапсе. Тезисы докладов, 2007. С.53-54.

70. A.I. Skorodumov. Mobile Russia: today and tomorrow // Mobility World Congress & Exhibition, 5 December 2007, Hong Kong, China. P.143-148.

71. Скородумов А.И., Подкорытов А.Н. Оптимизация спектральной эффективности двухканальной MIMO-системы сотовой связи // Научно-техническая конференция молодых ученых ФРЭЛА МАИ «Информационные технологии и радиоэлектронные системы», посвященная 80-летию профессора П. А. Бакулева, 19.04.2008, Москва. Сборник докладов. М.: МАИ, 2008. С.196-203.

72. Скородумов А.И., Подкорытов А.Н. Оптимизация спектральной эффективности двухканальной MIMO-системы сотовой связи. Всероссийская конференция молодых ученых и студентов «Информационные технологии в авиационной и космической технике-2008», 21-24 апреля

2008 года, Москва. Тезисы докладов. М.: МАИ, 2008. С.146.

73. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. Спектральная эффективность MIMO систем сотовой связи // XIV международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (RLNC-2008), 15-17 апреля 2008 года, Воронеж. Тезисы докладов, 2008. С. 807-824.

74. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. Анализ и моделирование характеристик MIMO систем сотовой связи // VII международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов», 15-21 сентября 2008 года, Самара. 2008. С.37.

75. Пономарев Л.И., Скородумов А.И., Терёхин О.В. Оптимизация спектральной эффективности и антенных устройств в многоканальных системах сотовой связи // Международная научная конференция «Электронная компонентная база. Состояние и перспективы развития», 30 сентября 2008 года, Судак. Тезисы докладов, 2008. С. 187.

76. Скородумов А.И. Что необходимо учесть при внедрении сетей связи нового поколения? // Международный Форум 3GPP, 8 октября 2008 года, Москва. Тезисы докладов, 2008. С.95.

77. Скородумов А.И. Сети связи нового поколения: перспективы внедрения в России // Первый Международный Форум «Эволюция сетей мобильной связи - LTE & C1S 2009», 26-27 мая 2009 года, Москва. Тезисы докладов. М., 2009. С.42-45.

78. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. Многоканальная пространственная фильтрация в перспективных системах сотовой связи // III Всероссийская научно-техническая конференция «Радиолокация и связь», 26-30 октября 2009 года, Москва, Институт радиотехники и электроники имени академика В.А. Котельникова Российской академии наук. Доклады. М.: Инсвязьиздат, 2009. С.276-281.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Использование радиочастотного спектра и развитие в России сетей подвижной связи 3-го поколения / Под ред. Зубарева Ю.Б., Быховского М.А. М.: МЦНТИ, 2000. 80 с.

2. Бутенко В.В., Веерпалу В.Э., Володина Е.Е., Девяткин Е.Е., Харитонов Н.И. Перспективные методы управления использованием радиочастотного спектра// Электросвязь. 2009. № 5. С. 9-13.

3. Громаков Ю.А., Шевцов В.А. Способ сотовой связи // Мобильные системы. 2007. № 5. С.20-25.

4. MIMO System Technology for Wireless Communications / Edited by G. Tsoulos. - USA: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2006. 378 p.

5. Ермолаев B.T., Флаксман А.Г.. Адаптивная пространственная обработка сигналов в системах беспроводной связи. Нижний Новгород: ННГУ, 2006. 100 с.

6. Digital Communication over Fading Channels/ Marvin K. Simon and Mohamed-Slim Alouini. - USA: John Wiley & Sons, Inc., 2005, 900 p.

7. Post-Shannon Signal Architectures/ George M. Calhoun. - USA: Artech House, 2003, 490 p.

8. Willemsen, B.A. HTS Wireless Application // Applied Science - Microwave Superconductivity. 2002. V. 375. Chapter 15. № 1 (January). P.387- 416.

9. Архаров И.А., Емельянов В.Ю. Перспективы и преимущества использования высокотемпературных проводников в базовых станциях сотовой связи третьего поколения // Мобильные системы. 2002. № 5. С.42-46.

10. Классен В.И., Кинбер Б.Е. и др. Гибридные и полифокальные антенны// Антенны.1987/34.C.3-24.

11. Зелкин Е.Г., Петрова Р.А. Линзовые антенны. М.: Советское радио, 1974. 280 с.

12. Корнблит С. СВЧ оптика: Пер. с англ. / Под ред. О. П. Фролова. М.: Связь, 1980. 360 с.

13. Сазонов Д. М., Фролов Н.Я. Электромагнитное возбуждение сферической слоисто-радиальной среды // Журнал технической физики. 1985. Т. 35. JV» 6. С.990-995.

14. Фельд Я. Н., Фельд С. Я. Возбуждение радиально-неоднородного шара электрическими и магнитными токами // Радиотехника и электроника. 1980. Т. 25. № 12. С.2481-2490.

15. Воскресенский Д.И., Кременецкий С.Д., Гринев А.Ю., Котов Ю.В. Автоматизированное проектирование антенн и устройств СВЧ. М.: Радио и связь, 1988, 239 с.

16. Бахрах Л.Д., Кременецкий С.Д. Синтез излучающих систем. М.: Сов. Радио, 1974. 232 с.

Подписано в печать 10.02.2010 г. Формат 60x84/16. Бумага типографская № 1. Объем 2 п.л. Тираж 100 экз. Заказ 1026. Множительный центр МАИ (ГТУ) 125993, Москва, А-80, ГСП-3, Волоколамское шоссе, д. 4.

Обозначения и сокращения

Введение

1 Повышение эффективности использования радиочастотного спектра -необходимое условие развития сотовой связи

1.1 Эволюция технологий сотовой связи

1.2 Проблемы внедрения перспективных систем сотовой связи

1.3 Пути повышения эффективности использования радиочастотного спектра

1.4 Научно - технические направления повышения спектральной эффективности систем сотовой связи

Выводы

2 Исследование возможностей выделения радиочастотного ресурса для систем сотовой связи третьего поколения

2.1 Анализ потребностей систем сотовой связи стандарта UMTS в радиочастотном ресурсе

2.2 Результаты исследований в Опытной зоне сетей связи стандарта UMTS

2.3 Радиочастотный ресурс для взаимодополняющих сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа

Выводы

3 Исследование возможностей применения ВТСП фильтров для повышения спектральной эффективности сотовой связи

3.1 Модель радиоприёмного канала базовой станции с ВТСП фильтром

3.2 Численное исследование характеристик ВТСП фильтров

3.3 Исследование эффективности применения ВТСП фильтров

3.4 Влияние ВТСП фильтра на динамический диапазон радиоприёмного устройства базовой станции сотовой связи

3.5 Результаты экспериментальной разработки ВТСП фильтров 105 Выводы

4 Исследование возможностей применения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией для повышения спектральной эффективности сотовой связи

4.1 Постановка задачи

4.2 Оптимизация многоканальных антенных систем сотовой связи с пространственной фильтрацией сигналов

4.3 Оптимизация многоканальных антенных систем с пространственной фильтрацией при наличии помех, сосредоточенных по направлениям прихода 124,

4.4 Исследование возможностей повышения спектральной эффективности сотовой связи при использовании многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией

4.5 Исследование характеристик направленности многоканальных антенных систем сотовой связи с оптимальной пространственной фильтрацией

Выводы

5 Исследование путей построения полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами для перспективных систем сотовой связи

5.1 Метод анализа полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами при произвольном амплитудно-фазовом распределении поля в раскрыве облучателя

5.2 Исследование и оптимизация характеристик полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами

Выводы

Диссертационная работа посвящена разработке теории и исследованию методов пространственно-частотной фильтрации сигналов с использованием многолучевых антенных систем с коммутируемыми лучами и высокодобротных полосно-пропускающих фильтров на основе материалов с высокотемпературной сверхпроводимостью (ВТСП). Применение многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией позволяет увеличить энергетический потенциал радиолинии и пропускную способность перспективных систем сотовой связи (ССС) и, следовательно, повысить их спектральную эффективность.

Актуальность работы. Сегодня около 4,5 млрд. абонентов по всему миру пользуются услугами сотовой связи, из них более 600 млн. абонентов - услугами ССС третьего поколения (рис. В1). Отрадно, что сотовой связи третьего поколения был дан зелёный свет и в России: в настоящее время ССС стандарта UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) и CDMA (Code - Division Multiple Access) обеспечивают предоставление услуг населению во всех регионах России. Расширение спектра услуг, внедрение ССС нового поколения, развитие мобильного широкополосного доступа являются особенно важными для решения государственных задач по модернизации российской экономики и обеспечению широких возможностей доступа населения нашей страны к мировым информационным ресурсам: «.на территории всей нашей страны в течение пяти лет необходимо обеспечить широкополосный доступ в интернет, осуществить переход на цифровое телевидение и мобильную связь четвертого поколения. Россия. призвана стать ключевым звеном в глобальной информационной инфраструктуре», - подчеркнул Президент РФ Д.А. Медведев в Послании Федеральному Собранию от 12.11.2009 [1].

Движущей силой дальнейшего развития мировой телекоммуникационной индустрии становится предоставление абонентам доступа к широкому спектру инфокоммуникационных услуг независимо от их местоположения и скорости передвижения в соответствии с принципом «быть на связи всегда и везде» [2-4]. Уже сейчас происходит многократный рост трафика передачи данных (рис. В2), который вызывает необходимость ускоренного развития всей телекоммуникационной инфраструктуры. Однако лавинообразный рост трафика передачи данных не обеспечивает соответствующего роста доходов, как это было еще совсем недавно в отношении передачи голосовой информации (рис. ВЗ), происходит разрыв между доходами операторов и требуемыми расходами по расширению пропускной способности сетей сотовой связи.

СЕТИ СТРАНЫ АБОНЕНТЫ ТЕРМИНАЛЫ

UMTS/WCDMA 370 135 450 млн. >2 000

HSDPA/HSUPA 300/165 128/50 165 млн. 1 750/250

CDMA2000 1х EV-DO 106 + 59 53 + 32 105 млн. 529 + 100

CDMA2000 1 х 276 102 463 млн. >2 000

Абоненты сотовой связи 4,5 млрд. чел.)

Абоненты сетей 3G (606 млн.чел.)

GSM / UMTS / HSPA

89%

UMTS/ HSPA 75%

Другие стандарты 11%

Рис. В1. Современный этап развития рынка сотовой связи (декабрь 2009 года)

I—I—I

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Jan Feb Mar 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 08 08 08

Данные

Рис. B2. Опережающий рост трафика передачи данных

Рис. ВЗ. Лавинообразный рост трафика передачи данных

Существенное повышение пропускной способности ССС при экономически обоснованных затратах может быть достигнуто внедрением новых, более совершенных технологий сотовой связи при их взаимодополняющем развитии с технологиями беспроводного широкополосного доступа и фиксированной связи (рис. В4-В5).

Возможность повсеместного распространения новых технологий сотовой связи позволяет предположить, что наступает эра мобильного широкополосного доступа (MBB -Mobile BroadBand). По мнению аналитиков, услугами MBB уже в ближайшие пять лет захотят воспользоваться около 2 миллиардов жителей нашей планеты (рис. В6). юоо

100 ю

0,1

ПРОВОДНЫЕ

БЕСПРОВОДНЫЕ

Широкополосным доступ 4 G

Сотовая связь IMT = IMT- 2000 + IMT- Advanced — -TÉ

WiFi (802.11b)

Fixed

WiMax у

802.16-2004) y

Mobile Flash

WiMax OFDM

802.16e,m) (802.20)

HSPA + (MIMO) (Ret. 7)

HSUPA(Rel. 6) HSDPA(Rel. 5)

UTRA FDD

Rel. 4) UTRA TDD EV-DO (Rev.A)

Rel-4)

CR | LCR EVDO (Rev0) t

EDGE -----CDMA2000 1x

Рис. В4. Технологии сотовой связи и широкополосного доступа

Рис. В5. Снижение издержек при использовании технологии LTE

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015

EV-DO ■ HSPA/HSPA+ И1ТЕ WiMAX

Рис. B6. Прогноз роста числа пользователей ММВ в мире

Перспективы широкого распространения мобильного широкополосного доступа и необходимость повышения пропускной способности ССС оказали большое влияние на решения Всемирной конференции радиосвязи 2007 года (ВКР-2007): в интересах развития сотовой связи на всемирной основе было дополнительно выделено 136 МГц в диапазонах 450.470 МГц, 790.862 МГц, 2300.2400 МГц и 3400.3600 МГц. Ранее для сетей сотовой связи было выделено около 400 МГц в диапазонах 806.900 МГц, 1710. 1800 МГц, 1920.2170 МГц и 2500.2690 МГц. Общие же потребности ССС в радиочастотном ресурсе (РЧР) с учетом роста трафика передачи данных оцениваются в объёме 1300 МГц к 2015 году. Принимая во внимание ограниченные возможности выделения РЧР для радиоэлектронных средств (РЭС) гражданского назначения, важнейшим условием успешного внедрения перспективных технологий сотовой связи является разработка предложений и рекомендаций по повышению эффективности использования радиочастотного спектра (РЧС) в диапазонах, определенных на всемирной основе для развёртывания ССС нового поколения. Существенный вклад в области повышения эффективности использования РЧС внесли российские учёные: Ю.Б. Зубарев, Ю.А. Громаков, В.В.Бутенко, М.А.Быховский, Л.Я.Кантор, В.Я.Канторович, М.Г.Локшин, О.Ю. Перфилов, Б.Г. Тележный, Г.И. Трошин, В.О. Тихвинский, В.Д. Челышев.

Необходимость повышения пропускной способности ССС нового поколения требует освоения все более высокочастотных диапазонов, в которых можно обеспечить широкие рабочие полосы частот. При этом уменьшение дальности распространения радиоволн с увеличением частоты вызывает сокращение радиуса сот и, соответственно, увеличение их числа. Для передачи служебной информации и обеспечения непрерывности радиосвязи при перемещении абонента из одной соты в другую возникает необходимость задействовать всё более значительные сетевые ресурсы. С учётом глобального покрытия земной поверхности системами спутниковой навигации GPS и ГЛОНАСС, российскими учеными предложен новый способ сотовой связи [5], в котором функция определения местоположения абонента переносится на абонентский терминал (AT), что позволяет снизить нагрузку на инфраструктуру сети, повысить её пропускную способность и сократить затраты на её создание и эксплуатацию (рис. В7). После получения координат абонента центр управления сетью передает команду на определенную базовую станцию (БС) установить с ним связь и сопровождать его перемещение путем соответствующего перенацеливания максимума диаграммы направленности (ДН) многолучёвой антенны. Применение в составе БС многолучёвых антенн позволит увеличить дальность связи по сравнению с секторными антеннами или антеннами с круговой ДН, а также сократить время установления связи по сравнению с адаптивными антеннами. Исследования по реализации нового способа сотовой связи, запатентованного в России, США и Китае, ведутся в настоящее время в ОАО «Интеллект Телеком» совместно с компаниями «Nokia Siemens Networks» и «ZTE». Ключевым моментом исследований является создание многолучёвых антенных систем с оптимальной пространственной избирательностью.

Сеть сотовой связи

Повторное использование радиочастот

Handover

Определение местоположения

Услуги связи 4

Handover

Рис. В7. Перенос функции определения местоположения абонента из сети на мобильный терминал

Решение задачи повышения пропускной способности перспективных ССС и качества обслуживания абонентов особенно актуально для сложных условий распространения сигналов в условиях города. Для обеспечения связи в городе характерными являются случайные каналы с релеевскими замираниями амплитуды сигналов вследствие эффекта многолучёвого распространения радиоволн и с доплеровской частотной дисперсией при перемещении абонентов. Релеевские замирания, обусловленные интерференцией большого числа рассеянных сигналов и сильным ослаблением основного сигнала, являются наиболее глубокими и приводят к увеличению вероятности ошибки при приёме сообщений [6]. При наличии нескольких антенн на передаче и приёме в реальных условиях распространения радиоволн существует несколько пространственных каналов, по которым можно осуществлять независимый обмен сообщениями, что и реализуется с помощью многоканальной технологии MIMO (Multiple Input - Multiple Output). С применением технологии MIMO в перспективных ССС (CCC-MIMO) уменьшение вероятности ошибки на бит принимаемого сообщения достигается разнесением сигнала на передаче и приёме, а повышение пропускной способности — использованием методов адаптивной пространственной обработки сигналов для обеспечения одновременного приёма сообщений по нескольким независимым радиоканалам. Однако с увеличением числа независимых радиоканалов происходит снижение энергии на бит передаваемого сообщения и соответствующее повышение вероятности ошибки на бит принимаемого сообщения, что делает необходимым поиск компромисса между повышением пропускной способности ССС -MIMO и уменьшением вероятности ошибки на приёме [7].

Таким образом, успешное внедрение ССС нового поколения требует научно-обоснованных подходов к решению двух основных проблем их современного развития: выделения полос радиочастот в новых диапазонах и повышения спектральной эффективности сотовой связи. В диссертационной работе данные проблемы исследуются в комплексе, причем вторую проблему предлагается решить применением многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией.

Применение методов пространственно-частотной избирательности сигналов с использованием технологии MIMO, многолучёвых антенных систем с коммутируемыми лучами, высокодобротных полосно-пропускающих ВТСП фильтров позволяет увеличить энергетический потенциал радиолинии и пропускную способность перспективных ССС и, следовательно, повысить их спектральную эффективность [8-9]. Повышение спектральной эффективности путём применения методов многоканальной пространственно-частотной фильтрации сигналов в уже используемых диапазонах частот и в ходе освоения новых является особенно важным в условиях ограниченности выделяемого РЧР. Именно поэтому для достижения данного результата наряду с внедрением передовых научных разработок требуется обеспечить всестороннее экономическое, нормативно-техническое и организационно-правовое сопровождение проектов по развертыванию перспективных ССС, в том числе - в области выделения РЧР, частотно-территориального планирования, электромагнитной совместимости (ЭМС) радиоэлектронных средств, разработки правил применения оборудования, лицензирования, сертификации, межсетевого взаимодействия и конвергенции технологий. В соответствии с этим диссертационная работа направлена на решение крупной научной проблемы повышения эффективности использования радиочастотного спектра, имеющей важное хозяйственное значение, в том числе - и для дальнейшего развития сотовой связи.

Целью диссертационной работы является разработка теории, методов анализа и принципов построения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией для повышения спектральной эффективности ССС нового поколения.

Объектом исследования являются принципы построения и процессы функционирования многоканальных антенных систем сотовой связи нового поколения.

Предметом исследования является разработка моделей, методов анализа и принципов построения многоканальных антенных систем в целях автоматизированного решения широкого круга задач в области проектирования сетей сотовой связи нового поколения с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией сигналов в интересах повышения эффективности использования радиочастотного спектра.

Для достижения цели в диссертационной работе решены следующие научные задачи:

1. Проведён анализ потребностей сотовой связи в радиочастотном ресурсе и путей повышения эффективности использования радиочастотного спектра, разработаны предложения по выделению радиочастотного ресурса в диапазоне 2,1 ГГц для развёртывания систем сотовой связи третьего поколения в России.

2. Исследована эффективность применения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией сигналов в перспективных ССС в условиях многолучёвого распространения радиоволн и воздействия помех, сосредоточенных по направлениям прихода.

3. Определены требования к характеристикам направленности многоканальных антенных систем БС и AT с оптимальной пространственной фильтрацией сигналов с учетом параметров пространственно-неоднородных радиотрасс и эффектов взаимодействия элементов антенных решёток (АР), предложены варианты построения многоканальных антенных систем перспективных ССС.

4. Предложены и исследованы полифокальные антенные системы со сферическими диэлектрическими линзами, обоснована эффективность их применения в качестве широкополосных многоканальных антенных систем БС перспективных ССС.

5. Исследованы характеристики канальных ВТСП фильтров и определены потенциальные возможности их применения для повышения уровня частотной фильтрации сигналов в радиоприёмном тракте БС, пропускной способности и спектральной эффективности перспективных ССС.

Методы исследования. При проведении исследований использовались теория дифракции электромагнитных волн, методы спектрального разложения канальных матриц по собственным векторам, аналитические методы оптимизации при заданных ограничениях, матричная теория взаимодействия излучателей антенных решёток, методы теории фильтров и адаптивных антенных решёток. Разработанные алгоритмы использовались для математического моделирования антенно-фильтрующих систем и численного исследования их электрических характеристик. Экспериментальные исследования проводились с использованием стандартного измерительного оборудования, в том числе и в ходе натурных испытаний на сетях сотовой связи в процессе их развёртывания в России.

Достоверность и обоснованность полученных результатов определяется применением корректных математических методов и физических моделей, подтверждается сходимостью теоретических результатов с данными математического моделирования и экспериментальных исследований, проведенных в ходе развёртывания ССС стандартов GSM и UMTS в России.

Личный вклад автора. Результаты и основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту, принадлежат автору, что подтверждено публикациями в научных изданиях [10-123]. В опубликованных в соавторстве работах автору принадлежат постановка задачи, определение направлений исследования, результаты теоретических и экспериментальных исследований. Роль автора как руководителя и непосредственного участника исследований в области внедрения сетей связи третьего поколения отражена в решениях Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ), постановлениях НТС Мининформсвязи России и актах о внедрении результатов диссертационной работы.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и трёх приложений. Общий объём диссертации - 332 стр., в том числе: иллюстраций - 157, таблиц - 7, приложений - 52 стр. Библиографический список содержит 268 наименований.

ВЫВОДЫ

Предложено использовать полифокальные антенны со сферическими диэлектрическими линзами в качестве широкополосных многоканальных антенных систем базовых станций перспективных ССС. Разработан метод анализа полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами с произвольным амплитудно-фазовым распределением возбуждающего поля, включающий численный алгоритм расчета и оптимизации их электродинамических характеристик. Проведены исследования и оптимизация электродинамических характеристик антенн с однородной, двухслойной и многослойной сферическими линзами с учетом потерь в диэлектрике и отражений от границ слоев.

Определены соотношения геометрических размеров сферических диэлектрических линзовых антенн и электромагнитные параметры диэлектриков, позволяющие достичь характеристик, близких к «идеальным» характеристикам, которыми обладают, например, линзы Люнеберга. Показано, что для каждой конструкции сферической линзовой антенны может быть определена функция амплитудно-фазового распределения возбуждающего поля, при которой достигается максимальный коэффициент усиления. Разработаны требования к диэлектрическим материалам для сферических линзовых антенн, определен их предельный относительный диаметр D/X, увеличение сверх которого не приводит к росту коэффициента усиления.

Установлено, что в качестве многоканальных антенных систем базовых станций перспективных ССС в диапазонах частот свыше 2 ГГц является эффективным применение полифокальных антенн со сферическими линзами из однородного диэлектрика с коммутируемыми облучателями и дополнительными цепями адаптации, которые обеспечивают работу в широком секторе пространства и в нескольких диапазонах волн с усилением до 40 дБ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена крупная научная проблема, имеющая важное хозяйственное значение и состоящая в разработке теории, методов анализа и принципов построения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией для повышения спектральной эффективности ССС нового поколения. Изложенные технические решения научно обоснованы, а их внедрение повышает эффективность использования радиочастотного спектра и вносит значительный вклад в развитие экономики страны. Основными результатами диссертационной работы являются:

1. Разработаны предложения по выделению радиочастотного ресурса в объеме 140 МГц в диапазоне 2,1 ГГц для развертывания на территории Российской Федерации четырех полнофункциональных сетей связи стандарта UMTS с возможностью организации в каждой из них трех каналов FDD и одного канала TDD. Комплексный подход к решению научно-технических, экономических и нормативно-правовых задач повышения эффективности использования РЧС позволил изыскать возможность обеспечения сетей связи третьего поколения требуемым радиочастотным ресурсом в диапазоне 2,1 ГГц и приступить к их развертыванию в России.

2. Предложены научно-технические способы повышения спектральной эффективности перспективных ССС на основе применения многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией сигналов. Разработаны предложения по выделению РЧР в интересах перспективных сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа с оценкой возможности повышения эффективности использования РЧС при их взаимодополняющем развитии.

3. Разработана теория многоканальных антенных систем с оптимальной пространственной фильтрацией сигналов, исследованы потенциальные возможности повышения спектральной эффективности перспективных ССС в условиях многолучевого распространения радиоволн. Выявлена зависимость максимальной спектральной эффективности ССС с многоканальными антенными системами от параметров пространственно-неоднородной радиотрассы, эффектов взаимодействия элементов АР и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода, определены закономерности использования и принципы построения многоканальных антенных систем сотовой связи.

4. Разработан метод анализа адаптивных многоканальных антенных систем с учетом параметров пространственно-неоднородных радиотрасс, эффектов взаимодействия элементов антенных решеток и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода. Определены требования к характеристикам направленности антенных устройств базовых станций и абонентских терминалов перспективных ССС в условиях многолучевого распространения радиоволн. Доказано, что применение многоканальных антенных систем повышает спектральную эффективность перспективных ССС в случае, когда ДН антенн являются собственными ДН соответствующих радиоканалов, а отношение Рс/(Рш+Рп) на входе радиоприемного устройства превышает 10 дБ.

5. Разработаны схемы и способы реализации ДН многоканальных антенных систем для использования в перспективных ССС, установлено, что собственные ДН радиоканалов являются аналогом ДН многолучевых антенн, но отличаются от них по своей форме и ориентации лучей, которые зависят от параметров пространственно-неоднородной радиотрасс, эффектов взаимодействия элементов антенных решеток и уровня помех, сосредоточенных по направлениям прихода.

6. Доказано, что применение многоканальных антенных систем с управляемыми ДН повышает спектральную эффективность ССС при выборе радиоканала с максимальным собственным значением в случае существенно различных собственных значений радиоканалов либо при соответствующем возбуждении радиоканалов с близкими-собственными значениями. Установлено, что в случае однородного пространства собственная ДН радиоканала соответствуют ДН адаптивной антенны, а в случае неоднородного пространства и одноканальной схемы построения собственная ДН радиоканала обеспечивает максимальную спектральную эффективность ССС.

7. Предложено использовать полифокальные антенны со сферическими диэлектрическими линзами в качестве широкополосных многоканальных антенных систем базовых станций перспективных ССС. Разработан метод анализа полифокальных антенн со сферическими диэлектрическими линзами с произвольным АФР возбуждающего поля, включающий численный алгоритм расчета и оптимизации их электродинамических характеристик. Проведены исследования и оптимизация электродинамических характеристик антенн с однородной, двухслойной и многослойной сферическими линзами с учетом потерь в диэлектрике и отражений от границ слоев.

8. Определены соотношения геометрических размеров сферических диэлектрических ЛА и электромагнитные параметры диэлектриков, позволяющие достичь характеристик, близких к «идеальным» характеристикам, которыми обладают, например, линзы Люнеберга. Показано, что для каждой конструкции сферической линзовой антенны ЛА может быть определена функция АФР возбуждающего поля, при которой достигается максимальный коэффициент усиления. Разработаны требования к диэлектрическим материалам для сферических линзовых антенн, определен их предельный относительный диаметр D/X, увеличение сверх которого не приводит к росту коэффициента усиления.

9. Установлено, что в качестве многоканальных антенных систем базовых станций перспективных ССС в диапазонах частот свыше 2 ГГц является эффективным применение полифокальных антенн со сферическими линзами из однородного диэлектрика с коммутируемыми облучателями и дополнительными цепями адаптации, которые обеспечивают работу в широком секторе пространства и в нескольких диапазонах волн с усилением до 40 дБ.

10. Разработан метод анализа характеристик канальных ВТСП фильтров с оптимизацией их порядка и типа с учетом параметров сигналов и помех в сетях сотовой связи разных стандартов. Определены потенциальные возможности применения канальных ВТСП фильтров для повышения уровня частотной фильтрации сигналов в радиоприемном тракте базовых станций ССС стандартов GSM и UMTS, обоснована целесообразность использования канальных ВТСП фильтров для повышения пропускной способности и спектральной эффективности перспективных систем сотовой связи.

11. Доказано, что канальные ВТСП фильтры 3-7 порядков, адаптированные к параметрам сигналов и помех в сетях связи стандартов GSM и UMTS, позволяют увеличить отношение Рс/(Рш+Рп) на входе радиоприемного устройства БС на 10-15 дБ для систем сотовой связи стандарта GSM и на 15-20 дБ - для систем сотовой связи стандарта UMTS и, соответственно, в 1,5-2 раза повысить спектральную эффективность существующих и перспективных ССС. Обоснована возможность применения канальных ВТСП фильтров для уменьшения защитного интервала между соседними каналами и расширения динамического диапазона радиоприемного устройства базовой станции по интермодуляции третьего порядка и блокированию на 30-60 дБ.

Практическая значимость диссертационной работы определяется тем, что на основе разработанной теории и предложенных способов реализации многоканальных антенных систем с оптимальной пространственно-частотной фильтрацией сигналов определены пути улучшения энергетических характеристик радиоканалов, расширены возможности частотно-территориального планирования и дальнейшего повышения спектральной эффективности сотовой связи, что создает необходимые предпосылки для успешного развертывания перспективных систем сотовой связи. Результаты диссертационной работы использованы в ходе проектирования опытной зоны сетей сотовой связи стандарта UMTS, при проведении исследований в области ЭМС и разработке норм частотно-территориального разноса (ЧТР), при обосновании конкурсных требований к претендентам и подготовке тендерных документов в ходе лицензирования операторской деятельности в сетях связи третьего поколения, явились основой для формирования научно-технической и нормативно-правовой политики органов государственного регулирования в области развития сотовой связи в Российской Федерации, а также нашли отражение в исследованиях, проводимых ОАО «Интеллект Телеком» по реализации нового способа сотовой связи. Результаты исследований были одобрены НТС Мининформсвязи России (протоколы №2-001 от 28.05.2001, № 5 от 11.07.2001 и № 7 от 16.01.2007), приняты к реализации решениями Государственной комиссией по радиочастотам (протоколы ГКРЧ № 4650-ОР от 12.02.2001, № 5702-ОР от 25.01.2002, № 32/5 от 24.02.2004, № 06-17 от 23.10.2006, № 07-21 от 25.06.2007) и постановлениями Коллегии Мининформсвязи России (протоколы № 5-КМ от 22.06.2007 и № 8-КМ от 16.10.2007), использовались в ходе развертывания сетей сотовой связи стандарта UMTS на территории России.

Апробация и публикации результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 84 международных и российских конференциях, симпозиумах и семинарах, в том числе: IEEE ICC 2006 Conference (Istanbul, Turkey, 2006); Международные научные конференции «Современные информационные системы, проблемы и тенденции развития» (Туапсе, 2006, 2007); Международные научно-технические конференции «Физика и технические приложения волновых процессов» (Казань, 2006, 2007; Самара, 2008); Mobility World Congress & Exhibition (Hong Kong, China, 2007); Международная научно-техническая конференция «Современные проблемы радиотехники и телекоммуникаций РТ-2007» (Севастополь, 2007); XIV международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (Воронеж, 2008); Международная научная конференция «Электронная компонентная база. Состояние и перспективы развития» (Судак, 2008); Международный Форум 3GPP (Москва, 2008), III Всероссийская научно-техническая конференция ИРЭ РАН «Радиолокация и связь» (Москва, 2009); Научно-техническая конференция, посвященная 60-летию ФГУП НИИР (Москва, 2009).

Результаты диссертационной работы опубликованы в шести монографиях [66-71], 68 статьях, в том числе 27 статей [10-36] - в изданиях, рекомендованных ВАК для опубликования результатов докторских диссертаций, тезисах 40 докладов на международных и российских конференциях [78-79,84-85,87-98,100-123]. На научно-технические решения получены два авторских свидетельства и три патента РФ [72-76].

Дальнейшие исследования в области многоканальных антенных систем с пространственно-частотной фильтрацией целесообразно направить на решение задачи повышения эффективности использования РЧС в диапазонах частот 450-470 МГц, 790806 МГц, 806-862 МГц, 2300-2400 МГц, 2500-2690 МГц и 3400-3600 МГц, которые определены решениями ВКР для использования в интересах развития сотовой связи.

1. Послание Президента РФ Д.А. Медведева Федеральному Собранию от 12.11.2009.

2. Варакин Л.Е. 25 лет инфокоммуникационный революции // Инфокоммуникации XXI века; под ред. Л.Е. Варакина. T. V: 25 лет инфокоммуникационной революции. М.: MAC, 2006.

3. Крупнов А.Е. Перспективы формирования рынка услуг нового поколения в Российской Федерации // Федеральный справочник. М.: Центр стратегических программ, 2006. С.323-330.

4. Громаков Ю.А. Концепции развития мобильной и беспроводной связи общего пользования // Электросвязь. 2008. № 12. С.51-57.

5. Громаков Ю.А., Шевцов В.А. Способ сотовой связи // Мобильные системы.2007. № 5. С.20-25.

6. MIMO System Technology for Wireless Communications / Edited by G. Tsoulos. USA: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2006.

7. Ермолаев B.T., Флаксман A.Г. Адаптивная пространственная обработка сигналов в системах беспроводной связи. Нижний Новгород: ННГУ, 2006.

8. Digital Communication over Fading Channels / Marvin K. Simon and Mohamed-Slim Alouini. USA: John Wiley & Sons, Inc., 2005.

9. Post-Shannon Signal Architectures / George M. Calhoun. USA: Artech House, 2003.

10. Введенский A.В., Захаров E.B., Скородумов A.И., Харланов Ю.Я. Характеристики антенн со сферическими диэлектрическими линзами // Радиотехника и электроника. 1991. Т.36. № 4. С.680-688.

11. П.Введенский А.В., Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование и оптимизация параметров линзовой антенны в виде однородного диэлектрического шара // Известия вузов. Радиоэлектроника. 1991. Т.34. № 2. С. 104-107.

12. Введенский А.В., Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Моделирование сферических линзовых антенн с учетом характеристик облучателя // Радиотехника и электроника. 1992. Т.37. № 5. С.857-862.

13. Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование влияния гидрометеоров на характеристики сферических линзовых антенн // Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44. № 12. С. 1476-1478.

14. Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование и оптимизация характеристик линзовых антенн на основе двухслойного диэлектрического шара // Радиотехника и электроника. 2002. Т.47. № 2. С. 196-203.

15. Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование характеристик линзовых антенн на основе однородного диэлектрического диска//Антенны.2001.№12.С.112-125.

16. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Своевременное внедрение сетей связи третьего поколения — необходимое условие развития российского телекоммуникационного рынка// Электросвязь. 2002. № 4. С. 12-18.

17. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Россия на пути к 3G: перспективы внедрения и проблемы формирования нового рынка услуг // Электросвязь. 2003. № 3. С.21-26.

18. Скородумов А.И. Перспективы внедрения и проблемы формирования рынка услуг 3G// Электросвязь. 2004. № 9. С. 19-24.

19. Левченко С.Н., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Оптимизация и исследование системотехнических требований к антеннам радиально-узловых сетей связи миллиметровых и сантиметровых диапазонов волн // Антенны. 2005. № 7-8. С.53-58.

20. Бутенко В.В., Крупнов А.Е., Сарьян В.К., Скородумов А.И. Перспективы внедрения и развития мобильного телевидения в России // Электросвязь. 2005. № 9. С.23-29.

21. Власов В.А., Скородумов А.И. Необходимо совершенствование госрегулирования сетей БШД// Вестник связи. 2006. № 2. С. 19-21.

22. Скородумов А.И. Внедрение сетей связи нового поколения путь повышения эффективности использования РЧС // Электросвязь. 2006. № 5. С.7-10.

23. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Новое поколение: от технологий к услугам // Электросвязь. 2006. № 7. С.5-7.

24. Скородумов А.И. Перспективы и основные проблемы развития сетей связи нового поколения // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. Приложение. Самара: Самарское книжное издательство, 2006. С.56-60.

25. Крупнов А.Е., Скородумов А.И., Шульга В.Г. Виртуальные сети подвижной связи в России к старту готовы // Вестник связи. 2006. № 8. С.58-67.

26. Скородумов А.И. Перспективы и основные проблемы развития сетей связи нового поколения // Антенны. 2006. №11. С. 12-22.

27. Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Оценка эффективности применения сферических линзовых антенн на мачтовых устройств // Антенны. 2007. № 1. С.25-32.

28. Пономарев Л.PI., Плесков В.В., Подкорытов А.Н., Скородумов А.И. Повышение эффективности систем сотовой связи с помощью канальных ВТСП фильтров // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2007. №11. С.37-41.

29. Пономарев Jl.П., Скородумов А.И. ВТСП фильтры и эффективность их применения в системах мобильной связи KB и УКВ диапазонов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2007. Т. 10. № 3. С. 136-149.

30. Пономарев Л.И., Плесков В.В., Скородумов А.И., Тихомиров A.B. Анализ использования ВТСП фильтров в системах сотовой связи третьего поколения // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2007. №11. С.32-36.

31. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Пути повышения эффективности использования радиочастотного спектра // Электросвязь. 2007. № 7. С.7-14.

32. Пономарев Л.И., Скородумов А.И., Плесков В.В., Тихомиров A.B. Анализ использования ВТСП фильтров в системах сотовой связи // Радиотехника. 2007. № 10. С.117-120.

33. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. Анализ и моделирование характеристик MIMO систем // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2008. Т.Н. № 3. С.37-45.

34. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Повышение эффективности использования радиочастотного спектра и новые подходы к регулированию // Электросвязь. 2009. № 4. С.4-8.

35. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. Оптимизация спектральной эффективности в многоканальных системах сотовой связи // Радиотехника и электроника. 2009. Т.54. № 1. С.81-97.

36. Пономарев Л.И., Скородумов А.И., Подкорытов А.Н. Оптимизация спектральной эффективности двухканальной MIMO-системы сотовой связи // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2009. Т.7. № 10. С.24-35.

37. Ломан В.И., Медведев Е.П., Скородумов А.И. Антенная техника и особенности трасс в радиорелейных системах связи миллиметрового диапазона волн // Зарубежная радиоэлектроника. 1988. № 11. С.94-112.

38. Введенский A.B., Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Исследование и оптимизация характеристик излучения сферических диэлектрических линз // Научно-технический сборник/ М: 16 ЦНИИ МО СССР. 1989. № 5. С.29-32.

39. Скородумов А.И. Направленные свойства антенны на основе однородного диэлектрического шара. М.: Деп. в/ч 11520, № В1191, 1989. 8 с.

40. Скородумов А.И., Трошин Г.И., Харланов Ю.Я. Диэлектрические линзовые антенны КВЧ- и СВЧ- диапазонов. Часть 1// Зарубежная радиоэлектроника. 1990. №.4. С.90-105.

41. Скородумов А.И., Трошин Г.И., Харланов Ю.Я. Диэлектрические линзовые антенны КВЧ- и СВЧ- диапазонов. Часть 2 // Зарубежная радиоэлектроника. 1990. № 5. С.56-66.

42. Скородумов А.И. Сети связи третьего поколения особенности современного этапа внедрения // Мобильные системы. 2003. № 7. С.34-40.

43. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Внедрение инфокоммуникационных услуг нового поколения — основа успешного развития отрасли связи // Мобильные телекоммуникации. 2004. № 9. С.23-30.

44. Бутенко В.В., Сарьян В.К., Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Роль вещателей и современных вещательных сетей в преодолении цифрового неравенства // «Broadcasting. Телевидение и радиовещание». 2005. № 7. С.21-27.

45. Крупнов А.Е., Скородумов А.И., Павлов В.Г. Задачи построения сетей связи третьего поколения в России // Мобильные системы. Приложение. 2005. № 1. С.34-40.

46. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Перспективы формирования рынка услуг нового поколения и операторы виртуальных сетей подвижной связи // Мобильные системы. 2005. № 6. С.31-38.

47. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Альтернативы новым технологиям нет // Экономика России — XXI век. 2005. № 20. С.22-28.

48. Крупнов А.Е., Скородумов А.И., Тамаркин В.М., Кононенко О.Н. Взаимодополнение сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа — новый этап развития сотовой связи. Часть 1// Мобильные системы. 2005. № 10. С.34-38.

49. Скородумов А.И. Нужно предвидеть будущее и активно готовиться к его приходу // Wireless Russia. 2006. № 3. С. 14-19.

50. Скородумов А.И. Почему выдача лицензий откладывалась несколько лет и о перспективах сетей 3G в России // Стандарт. 2006. № 3. С.11.

51. Скородумов А.И. Каким путем пойдем в 3G? // Connect! 2006. № 5. С. 136-140.

52. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Принципы конвергенции технологий беспроводного широкополосного доступа и мобильной связи в России и Украине // Обозреватель Wireless Ukraine. 2006. № 4. С. 12-19.

53. Скородумов А.И. Взаимодополняющее развитие сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа // Мобильные телекоммуникации. 2006. № 4. С. 17-24.

54. Крупнов А.Е., Скородумов А.И, Тамаркин В.М., Кононенко О.Н. Взаимодополнение сетей сотовой связи и беспроводного широкополосного доступа — новый этап развития сотовой связи. Часть 2 // Мобильные системы. 2006. № 3. С.36-41.

55. Михалевский Л.В., Скородумов А.И. Мировой опыт создания мультимедийных систем мобильного вещания // ИнформКурьерСвязь. 2006. № 10. С.26-32.

56. Скородумов А.И. Ассоциация 3G: мы создаем единое информационное пространство // Мобильные системы. 2006. № 8. С. 18-24.

57. Скородумов А.И. 3G в России: путь открыт! // Технологии и средства связи. 2006. № 6. С.23-26.

58. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Виртуальным сетям подвижной связи в России и Украине — быть // Обозреватель Wireless Ukraine. 2007. № 8. С. 12-19.

59. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Защита нового поколения // ИнформКурьерСвязь. 2007. №4. С.25-31.

60. Скородумов А.И. Взаимодополняющие сети — закономерный этап в развитии российских инфокоммуникаций // Мобильные системы. 2007. № 7. С.41-48.

61. Скородумов А.И. Сети 3G в начале пути // Мобильные телекоммуникации. 2007. № 4 С.14-21.

62. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. От Ассоциации 3G к Инфокоммуникационному Союзу: закономерный этап в развитии рынка услуг нового поколения // Мобильные системы. 2007. № 6. С. 15-20.

63. Пономарев Л.И., Скородумов А.И., Плесков В.В., Тихомиров A.B. Анализ использования ВТСП фильтров в системах связи стандарта UMTS // Радиолокация и связь. 2007. № 11. С.45-48.

64. Скородумов А.И. Мы стремимся к информационному обществу // Мобильные телекоммуникации. 2008. № 1. С. 15-20.

65. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Новый этап развития инфокоммуникаций // Обозреватель Wireless Ukraine. 2008. № 2. С.7-14.

66. Скородумов А.И. Связь нового поколения: особенности и проблемы развития. М.: Радиотехника, 2009. 285 с.

67. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Перспективы внедрения сетей связи третьего поколения в России / Национальная Ассоциация операторов сетей связи третьего поколения 3G. Вып. 1. М.: ИТЦ «Мобильные коммуникации», 2002. 87 с.

68. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. и др. Перспективы внедрения сетей связи третьего поколения в России / Ассоциация операторов сетей связи третьего поколения 3G. Под ред. А.Е. Крупнова. Вып. 2. М.: ИТЦ «Мобильные коммуникации», 2003. 171 с.

69. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Контентные услуги локомотив будущего поколения инфокоммуникационных сетей/ Инфокоммуникации XXI века; под ред. Л.Е. Варакина. Том VI: Инфокоммуникации информационного общества. М.: MAC, 2006. С. 41-59.

70. Крупнов А.Е., Скородумов А.И. Распространение услуг широкополосной связи — закономерный этап в развитии российских инфокоммуникаций// Широкополосная связь в России в начале XXI века, М.: MAC, 2008. С. 175-189.

71. Пономарев Л.И., Скородумов А.И., Терехин О.В. Приемо-передающее антенное устройство для многоканальной системы сотовой связи. Патент РФ на изобретение №2356142 от 18.02.2008.

72. Пономарев Л.И., Паршиков В.В., Скородумов А.И., Терехин О.В., Прокопьев Т.В. Перестраиваемая малогабаритная высокотемпературная сверхпроводящая антенна. Патент РФ на изобретение № 2356135 от 19.07.2007.

73. Медведев Ю.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Тороидальная линзовая антенна с электрическим сканированием в полном телесном угле. Патент РФ на изобретение № 2236073 от 20.04.2007.

74. Атаманов В.Н., Лях В.И., Скородумов А.И., Хилевич С.В. Многодиапазонный облучатель с электронным сканированием. Авторское свидетельство СССР № 301362, 1989.

75. Баринов В.М., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. и др. Защищенное выдвижное антенно-фидерное устройство. Авторское свидетельство СССР № 326693, 1991.

76. Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. и др. Комплекс диэлектрических линзовых антенн миллиметровых волн // IX Международный салон промышленной собственности «Архимед». Россия, Москва, 28.03-31.03.2006. Каталог, С.232.

77. Введенский A.B., Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Математическое моделирование сферических линзовых антенн // XVII научно-техническая конференция, Киев. Тезисы докладов. Киев: КВВИУС, 1991. С.345.

78. Голуб В.М., Перфилов О.Ю., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Гибридные линзовые антенны для радиосредств диапазонов ММВ и СМВ// XVII научно-техническая конференция, Киев. Тезисы докладов. Киев: КВВИУС, 1991. С.286.

79. Захаров Е.В., Скородумов А.И., Харланов Ю.Я. Влияние гидрометеоров на характеристики сферических линзовых антенн // Четвертая Международная конференция «Антенны, системы и средства радиосвязи», 25-28.05.1999, Воронеж. Тезисы докладов. С.347.

80. Скородумов А.И. Проблемы и перспективы создания сетей мобильной связи третьего поколения // Международная конференция «Мобильная связь в странах членах СНГ», Москва, 9-10 ноября 2000 года. Тезисы докладов. М., 2000. С.65-76.

81. Скородумов А.И. Стратегия и особенности внедрения сетей связи третьего поколения в России // Международная конференция «Мобильная связь в России. Тенденции и перспективы развития», 14-15. 11. 2001, Москва. Тезисы докладов. М., 2001. С.27-31.

82. Skorodumov A.I. Prospects and features for introduction of the 3G communication networks in Russia // Китайско Российский семинар на высоком уровне по информатизации и связи, 5-6 апреля 2002 года, Шанхай. Тезисы докладов. Шанхай, 2002. С.28-37.

83. Скородумов А.И. Сети связи третьего поколения опыт, уроки и тенденции развития// 4-я Международная конференция «Мобильная связь в России. Тенденции и перспективы развития», 26.03.2003, Москва. Тезисы докладов. М., 2003, С.32-33.

84. Skorodumov A.I. Russia on the way to 3G prospects of implementation // International Conference CDMA-450, 20-22 April 2004, Spenzhen, Chine, P.57-59.

85. Krupnov A.E., Skorodumov A.I. Preparatory activities aimed at 3G networks deployment in Russia // International 3G Mobile World Forum 2005, 13.01.2005, Tokyo, Japan. P.37-39.

86. Krupnov А.Е., Skorodumov A.I. MVNO introduction in Russia: focus on the next-generation networks. Materials of MVNO Business and Partnering Strategies conference, Cannes, France, 28 November 1 December 2005. P.34-40.

87. Skorodumov A.I. Russia on the way to 3G prospects for implementation // 3G World Congress & Exhibition, 14-18 November 2005, Hong Kong, China. P.32-37.

88. Skorodumov A.I. 3G is ready to go ahead in Russia // UMTS Forum General Assembly, 8-9 November 2005, Ljubljani, Slovenia. P.23-28.

89. Skorodumov A.I. When will 3G start in Russia? // IEEE ICC 2006 Conference, 11-15 June 2006, Istanbul, Turkey. P.87-92.

90. Скородумов А.И., Плесков В.В. Возможность построения ВТСП фильтров для систем сотовой связи // V Молодежная научно-техническая конференция «Радиолокация и связь перспективные технологии», 15 марта 2007 года, Москва. Тезисы докладов, 2007. С. 14.

91. Slcorodumov A.I. Mobile Russia: today and tomorrow // Mobility World Congress & Exhibition, 5 December 2007, Hong Kong, China. P. 143-148.

92. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. Спектральная эффективность MIMO систем сотовой связи // XIV международная научно-техническая конференция «Радиолокация, навигация, связь» (RLNC-2008), 15-17 апреля 2008 года, Воронеж. Тезисы докладов, 2008. С.807-824.

93. Пономарев Л.И., Скородумов А.И. Анализ и моделирование характеристик MIMO систем сотовой связи // VII международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов», 15-21.09.2008, Самара. 2008. С.37.

94. Скородумов А.И. Что необходимо учесть при внедрении сетей связи нового поколения? // Международный Форум 3GPP, 8 октября 2008 года, Москва. Тезисы докладов, 2008. С.95.

95. Скородумов А.И. Сети связи нового поколения: перспективы внедрения в России // Первый Международный Форум «Эволюция сетей мобильной связи LTE 2009», 26-27 мая 2009 года, Москва. Тезисы докладов. М., 2009. С.42-45.

96. Концепция формирования рынка услуг связи третьего поколения в Российской Федерации. Инфокоммуникационный Союз. М., 2003.

97. Постановление Секции № 3 НТС Минсвязи России по рассмотрению «Концепции формирования рынка услуг связи третьего поколения в Российской Федерации» от 24 декабря 2003 года.

98. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. М.: Эко Трендз, 1996. 239с.

99. Тихвинский В.О. Управление и качество услуг в сетях GPRS/UMTS. М.: Эко-Трендз, 2007.

100. Невдяев Л.М. Мобильная связь 3-го поколения. М.: МЦНТИ, 2000. 208 с.129. «Большая тройка» получила лицензии на 3G-ceTH // Мобильные телекоммуникации. 2007. № 5.

101. Концепции развития рынка телекоммуникационных услуг Российской Федерации. М.: Резонанс, 2001. 46 с.

102. Обоснование порядка лицензирования и государственного регулирования операторской деятельности по оказанию услуг связи в наземных сетях подвижнойсвязи третьего поколения в России (шифр «Процедура-ЗС») // Отчет по НИР. ФГУП НИИР. 2001.

103. Сравнительный анализ влияния выбора предмета и порядка лицензирования операторской деятельности на развитие сетей связи UMTS и формирование рынка услуг связи третьего поколения в России (шифр «Альтернатива-ЗО») // Отчет по НИР. ФГУП НИИР 2004.

104. UMTS/IMT-2000 Spectrum. Report from the UMTS-Forum. 1999. № 6.

105. Comparative Assessment of the Licensing Regimes for 3G Mobile Communications in the European Union and their Impact on the Mobile Communications Sector. European Commission. Final Report, 2002, June 25.

106. ERC Decision of 30.06.97 on the Frequency Bands for the Introduction of the Universal Mobile Telecommunication System (UMTS). (ERC/DEC/(97)07).

107. Постановление Правительства России от 12 января 2006 года № 8 «Об утверждении Правил проведения торгов (аукциона, конкурса) на получение лицензии на оказание услуг связи».

108. Крупнов А.Е. Альтернативы перехода к технологии 3G нет // Век качества. 2005. №1.

109. Федеральный закон от 7 июля 2003 года № 186-ФЗ «О связи».

110. Быховский М.А., Харитонов Н.И., Девяткин Е.Е. Цели и задачи современного этапа конверсии РЧС в России // Электросвязь. 2006. № 1.С. 14-22.

111. Бузов A.JL, Быковский М.А. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем. М.: Эко-Трендз, 2006.

112. Быховский М.А., Бутенко В.В. Анализ зарубежного опыта регулирования использования спектра и предложения по совершенствованию отечественной системы управления РЧС // Электросвязь. 2006. № 1. С. 12-20.

113. Ноздрин В.В. Экономические аспекты управления использованием радиочастотного спектра // Семинар МСЭ по управлению использованием радиочастотного спектра. Алма-Ата, 2004.

114. Vezzi G. Beyond HSPA. Simplified Network Architecture: Internet High Speed Packet Access // UMTS Forum workshop «3G/UMTS enhancements, mobile broadcast and the UMTS experience», Paris, France, July 2005.

115. Разработка принципов совместного использования операторами сети UMTS (шифр «Перспектива») // Отчет по НИР. ФГУП ЛОИИИС, 2004.

116. MeQuire Nicolas, Borrman Christian. Next-Generation MVNOs: A Global Perspective. Pyramid Research, 2004.

117. Шульга В.Г. Виртуальные операторы мобильной связи в России это необходимость и реальность // Мобильные системы. 2005. № 1. С. 24-32

118. Домбровский Ю.А., Левчик В.A. MVNO в мире и в России // Мобильные системы. 2005. №8. С. 16-20.

119. Разработка предложений по обеспечению деятельности операторов виртуальных сетей подвижной связи (MVNO) в Российской Федерации (шифр «Виртуальность-3G») // Отчет по НИР. ФГУП ЛОНИИС, 2005.

120. Постановление Секции №1 и Секции №7 НТС Мининформсвязи России по рассмотрению «Предложений по организации опытной зоны виртуальной сети подвижной связи» от 22 февраля 2005 года.

121. Правовые проблемы выдачи лицензии на оказание услуг подвижной связи оператору виртуальной сети подвижной связи // Научное заключение. Институт законодательства и сравнительного правоведения при Правительстве Российской Федерации, 2005.

122. Вайпан В. А., Гладких С. Р. Правовые основы деятельности операторов виртуальных сетей подвижной связи // Право и экономика. 2006. № 1. С.25-30.

123. Протокол заседания Коллегии Мининформсвязи России по вопросам «О внедрении модели MVNO по результатам экспериментальных исследований на фрагментах опытных зон» от 22 июня 2007 года.

124. Gage В., Martin С, Sich Е., Tong W. WiMAX: Untethering the Internet user // Nortel Technical Journal. Issue 2, July 2005.

125. Salkola M. I., Scalapino D. J. Benefits of superconducting technology to wireless CDMA networks. May, 2003.

126. Balam A. Willemsen. HTS Wireless Application II Applied Science Microwave Superconductivity. 2002. V. 375. Chapter 15. № 1 (January). P. 387 - 416.

127. Архаров И. А., Емельянов В. Ю. Перспективы и преимущества использования высокотемпературных проводников в базовых станциях сотовой связи третьего поколения // Мобильные системы. 2002. № 5. С. 42-46.

128. Григорьев В.А., Лагутенко Д.И., Распаев Ю.А. Сети и системы радиодоступа. М.: Эко-Трендз, 2005. 384с.

129. Челышев В.Д., Якимовец В.В. Радиоэлектронные системы органов административного и военного управления. СПб.: Военная Академия Связи, 2006. 456 с.

130. J.W. Burns. Measuring spectrum efficiency — the art of spectrum utilization metrics // IEE Conference on Radio Spectrum, London, October 2002.

131. HSDPA/HSUPA for UMTS/ Harry Holma and Antti Toskala. USA: John Wiley & Sons, Inc., 2006.

132. Закиров З.Г., Надев А.Ф., Фейзулин P.P. Сотовая связь стандарта GSM. М.: Эко-Трендз, 2004.

133. Скляр Б. Цифровая связь. Москва-Санкт-Петербург-Киев, 2004.

134. Воскресенский Д.И., Гостюхин B.JL, Максимов В.М., Пономарев Л.И. Устройства СВЧ и антенны. М.: Радиотехника, 2006. 376 с.

135. ERC Decision of 28 March 2000 extending ERC/DEC/(97)07 on the frequency bands for the introduction of terrestrial Universal Mobile Telecommunication System (UMTS). (ERC/DEC/(00)01).

136. Использование радиочастотного спектра и развитие в России подвижной связи 3-го поколения/ Под редакцией Зубарева Ю.Б., Быховского М.А. М.: МЦНТИ, 2000. 80с.

137. Тихвинский В.О. Сети подвижной связи третьего поколении: экономические и технические аспекты развития в России. М.: Радио и связь, 2001. 80с.

138. Исследование вопросов использования частотного ресурса для создания третьего фрагмента опытной зоны UMTS в Москве (шифр «Фрагмепт-Сота-ЗО») // Отчет по НИР. ФГУП НИИР. 2002.

139. Решение ГКРЧ от 12.02.2001 № 4650-ОР «Об использовании радиочастот для создания фрагментов опытной сети сотовой подвижной радиосвязи третьего поколения».

140. Решение ГКРЧ от 25 января 2002 года № 5702-ОР «Об использовании ЗАО «Соник Дуо» радиочастот для создания опытной сети сухопутной подвижной радиосвязи третьего поколения».

141. Разработка принципов создания в Российской Федерации сетей связи третьего поколения на основе построения фрагментов Опытной зоны UMTS в Москве и Санкт-Петербурге» (шифр «CoTa-3G»). Отчет по НИР. М.: Ассоциация 3G, 2002.

142. Решение ГКРЧ от 24 февраля 2004 года (протокол № 32/5) «Об утверждении «Временных норм частотно-территориального разноса РЭС сетей UMTS и РЭС военного назначения».

143. Решение ГКРЧ от 23.10.2006 (протокол № 06-17) «О выделении полос радиочастот 1935-1980 МГц, 2010-2025 МГц и 2125-2170 МГц радиоэлектронным средствам стандарта IMT-2000/UMTS на территории Российской Федерации».

144. Решение ГКРЧ от 25 июня 2007 года (протокол № 07-21) «О выделении полос радиочастот по заявлениям физических и юридических лиц Российской Федерации».

145. Koji Yamaguchi. An iBurst Update // ITU/BDT Regional Seminar on Broadband Wireless Access (BWA) for CIS, CEE and Baltic Countries, 26-29 November 2007, Moscow.

146. WiMAX: The Business Case for Fixed Wireless Access in Emerging Markets. WiMAX Forum White Paper, 2005.

147. Michael W. Thelander. WiMAX: Opportunities and Challenges in a Wireless World. White paper developed by Signals Research Group. LLC, 2005.

148. Paolini M. Forecasting WiMAX Adoption in Western and Eastern Europe // WiMAX World Europe Conference — Vienna, Austria, May 29-31, 2007.

149. WiMAX — Sorting Through the Hype. A realistic assessment of the WiMAX growth potential (2005-2010). Northen Sky Research, LLC, 2005.

150. Blanca Maria Gonzalez. Regulatory policies on universal access to broadband // ITU/BDT Regional Seminar on Broadband Wireless Access (BWA) for CIS, CEE and Baltic Countries, 26-29 November 2007, Moscow.

151. Procedures for simulating mature deployment of cellular networks in the mobile service, Doc. 8F/24-E. Radiocommunication Study Group. ITU, March 2000.

152. Amrish Kacker. A Reality Check before You Invest in WiMAX: Economics of Technology Planning and Deployment Approaches // Mobility World Congress & Exhibition 2007, 3-6 December 2007, Hong Kong.

153. Wendy Alveranga. Industry insiders play down WiMAX's potential threat to 3G. Technologies are increasingly seen as complementary // Global Mobile, 2005.

154. Василенко О.О., Варюхин С. В. Перспективы организации межсетевого взаимодействия сетей 3GPP и WLAN // Мобильные системы. 2005. № 9.

155. Oscar Gonzalez-Soto. Convergence Strategy and Role of IMS // ITU/BDT Regional Seminar on Broadband Wireless Access (BWA) for CIS, CEE and Baltic Countries, 26-29 November 2007, Moscow.

156. Jeffrey K. Belt Why MAX? A Wireless Primer and Discussion on Wireless Reality. Qualcomm, 2005.

157. WiMAX Deployment Considerations for Fixed Wireless Access in the 2.5 GHz and 3.5 GHz Licensed Bands. WiMAX Forum White Paper. June, 2005.

158. Savi Fabrizio. Fixed-mobile converging services // ITU/BDT Regional Seminar on Broadband Wireless Access (BWA) for CIS, CEE and Baltic Countries, 26-29 November 2007, Moscow.

159. Taga K., Woodfield A. WiMAX vs. WiWAIT: will mobile also dominate broadband // Eastern European Wireless Communications. 2005.

160. Fixed Wireless, WiMax, and Wi-Fi. Market Opportunities, Strategies, and Forecasts, 2005 to 2010. WinterGreen Research, 2005.

161. Разработка предложений по принципам взаимодействия сетей широкополосного беспроводного доступа и сетей связи третьего поколения (шифр «Взаимодействие-3G»). Отчет по НИР. СПб.: ФГУП ЛОНИИС, 2005.

162. Концептуальные положения о взаимодополняющем развитии сетей беспроводного широкополосного доступа и сетей сотовой связи в России. Инфокоммуникационный Союз. М., 2005.

163. Постановление Секции №7 НТС Мининформсвязи России по вопросу «Развитие сетей беспроводного широкополосного доступа» от 16 января 2007 года.

164. Balam A. Willemsen. HTS Wireless Application // Applied Science Microwave Superconductivity. 2002. V. 375. Chapter 15. № 1 (January). P.387 - 416.

165. Попов В.И. Основы сотовой связи стандарта GSM. М.: Эко-Трендз, 2005. 296 с.

166. Архаров И.А., Емельянов В.Ю. Перспективы и преимущества использования высокотемпературных проводников в базовых станциях сотовой связи третьего поколения // Мобильные системы. 2002. № 5. С.42 46.

167. Гусева Л. Высокотемпературные сверхпроводники. Перспективы использования в СВЧ-компонентах// ЭЛЕКТРОНИКА: Наука,Технология,Бизнес. 1999.Вып.5.С.20-25.

168. Емельянов В. Микроэлектронные СВЧ-компоненты на основе высокотемпературных проводников// Компоненты и технологии. 2001. № 6-7. С.32-37, 42-48.

169. Simon R.W., Hammond R.B., Berkowitz S.J., Willemsen B.A. Superconducting Microwave Filter Systems for Cellular Telephone Base Stations// Proc. of the IEEE.2004. V.92. № 10. P. 1585-1596.

170. Липкин И.А. Статистическая радиотехника. Теория информации и кодирования. М.: Вузовская книга, 2002. 216 с.

171. Палшков В.В. Радиоприемные устройства. М.: Радио и связь, 1984. 386 с.

172. Проектирование радиоприемных устройств / Под ред. Жуковского А.П. М.: Сов. Радио, 1989.

173. Терехин О.В. Антенно-приемные устройства ВЧ диапазона с ВТСП преселектором. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: МАИ, 2007. 277 с.

174. Мухортов Вл. М., Следков В.А., Мухортов В.М. Высокотемпературные проводники в современной аппаратуре связи перспективы применения и состояние исследований. Микросистемная техника. 2002. № 8-9. С.20-24.

175. Jedamzik D., Menolascino R., Pizarroso M., Salas В. Evaluation of HTS Sub-Systems for Cellular Basestations // IEEE Transactions on Appl. Supercond. June 1999. Vol.9. № 2. P.4022—4025.

176. Ueno Y., Sakakibara N., Yamada T. Hight-Temperature Superconducting Receiving filter subsysem for Mobile Telecommunication Base Station, IEICE TRANS. ELECTRON., 1999.Vol. E82-C. № 7.

177. Willemsen B.A. HTS Wireless Applications / NATO Science Series E: Applied Sciences // Microwave Superconductivity. 2002. Vol. 375. Chap. 15.

178. Greed R. В., Voyce D. C. and Jedamzik D. An HTS Transceiver For Third Generation Mobile Communications// IEEE Transactions on Appl.Supercond. June 1999. Vol. 9. № 2. P.4002—4005.

179. Salkola M.I., Scalapino D.J. Benefits of Superconducting Technology to Wireless CDMA Networks// IEEE Transactions on Vehicular Technology. May 2006. Vol. 55. № 3. P.943 955.

180. Edward R.S., Kurt F.R. Dual 5 MHz PCS Receiver Front End// IEEE MTT-S Int. Microwave Symp., 2001. Phoenix, Arizona.

181. Рынок сбыта БС на основе ВТСП. URL: http:// www.suptech.narod.ru/increase.html (дата обращения: 24.12.2009).

182. Архаров И.А., Емельянов В.Ю. Технико-экологические аспекты модернизации сетей сотовой связи GSM-1800 и построения сетей 3G будущего // Мобильные системы.2005. № 10.С.43-50.

183. Емельянов В.Ю. Механизм получения выигрыша ОСШ + ОСИ (SINAD) при использовании в сетях GSM и CDMA // Мобильные системы. 2006. № 2. С.43-48.

184. Емельянов В.Ю. Математическое обоснование эффекта использования ВТСП -модулей в сетях сотовой связи (на примере GSM-1800) // Мобильные системы.2006. №7. С.12-19.

185. Braginski АЛ. Superconducting Electronics Coming to Market // IEEE Trans, on Appl. Supercond. June 1999. Vol.9. № 2. P.2825-2835.

186. Gesbert D., Shafi M., Da-shau Shiu, Shith P.J., Naguib A. From Theory to Practice: An Overview of M1MO Space-Time Coded Wireless System, IEEE J. on Selected Areas in Communications. April 2003. Vol.21. № 3. P.281-302.

187. Jensen M.A. Wallace J. A review of antennas and propagation for MIMO wireless communications// IEEE Trans. 2004. Vol. AP-52. № 11. P.2810-2824.

188. Громаков Ю.А., Василенко O.O. Цифровые и антенные решетки для систем сотовой подвижной связи // Активные фазированные антенные решетки/ Под ред. Д.И. Воскресенского, А.И. Канащенкова. М.: Радиотехника, 2004. С. 132-156.

189. Migliore M.D. An intuitive electromagnetic approach to MIMO communication systems// IEEE Antennas and Propagation Mag. 2006. Vol.48. № 3. P. 128-137.

190. Сазонов Д.М. Матричная теория антенных решеток. Рязань: РГРТУ, 1975. 70 с.

191. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1962. 575 с.

192. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. М.: Энергия, 1975. 528 с.

193. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа, 1988. 432 с.

194. Allexoi A., Haardt М. Smart antenna technologies for future wireless systems: trends and challenges// IEEE Communication Mag. Sep. 2004. Vol.42. № 9. P.90-97.

195. Строганова E. Основные проблемы сетей сотовой подвижной связи и пути их решения с помощью адаптивных антенн// Технологии и средства связи. 2008. № 9. С.26-32.

196. Воскресенский Д.И., Гостюхин B.JL, Максимов В.М., Пономарев Л.И. Устройства СВЧ и антенны. М.: Радиотехника, 2006. 375 с.

197. Архипов Н.С., Гряник М.В., Нестеренко И.К., Ломан В.И. Гибридные зеркальные антенны // Зарубежная радиоэлектроника. 1987. № 12. С.62-77.

198. Воскресенский Д.И., Пономарев Л.И., Филиппов B.C. Выпуклые сканирующие антенны. М.: Сов. радио, 1978. 304 с.

199. Воскресенский Д.И., Максимов В.М., Рудь С.В., Сухарев И.Г. Антенны и устройства диапазона миллиметровых волн // Изв. вузов СССР. Радиоэлектроника. 1985. №.2. С.4-22.

200. Классен В. И., Кинбер Б. Е. и др. Гибридные и полифокальные антенны. Обзор // Антенны. 1987. Вып. 34. С.3-24.

201. Зелкин Е.Г., Петрова P.A. Линзовые антенны. М.: Советское радио. 1974. 280 с.

202. Корнблит С. СВЧ оптика: Пер. с англ./ Под ред. О.П. Фролова. М.: Связь, 1980.360 с.

203. Сазонов Д.М., Фролов Н.Я. Электромагнитное возбуждение сферической слоисто-радиальной среды // Журнал технической физики. 1985. Т.35. №. 6. С.990-995.

204. Фельд Я. Н., Фельд С. Я. Метод вариации постоянных в задаче о возбуждении шара электрическими и магнитными токами // Радиотехника и электроника. 1977. Т. 22. №. 9. С.1829-1837.

205. Фельд Я. Н., Фельд С. Я. Возбуждение радиально-неоднородного шара электрическими и магнитными токами // Радиотехника и электроника. 1980. Т. 25. №. 12. С.2481-2490.

206. Введенский А. В. Численное исследование дифракции электромагнитных волн на многослойных сферически-симметричных структурах: Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. М: МГУ, 1988. 130 с.

207. Иванов Е.А. Дифракция электромагнитных волн на двух телах. Минск: Наука и техника, 1968. 584 с.

208. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М: Наука, 1973. 719 с.

209. Введенский A.B. Метод расчета диаграмм рассеяния многослойного диэлектрического шара // Вычислительная математика и математическое обеспечение ЭБМ. М.: МГУ, 1985. С.203-206.

210. Введенский А. В. Пакет программ численного исследования задачи дифракции на слоистой сфере // Инф. бюллетень "Алгоритмы и программы"/ М.: ВНТИ Центр. Инв. N. П004239. 1980. N. 3(135). С.71.

211. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М: Наука, 1973. 832с.

212. Бронштейн И.Е., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся. М: Наука, 1981. 720с.

213. Янке Е., Эдме Ф., Леш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1964. 344с.

214. Самарский A.A., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Наука, 1978.602 с.

215. Никольский В. К., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1989. 544 с.

216. Айзенберг Г. 3., Ямпольский В. Г., Терешин О. Н. Антенны УКВ. М.: Связь, 1977.

217. Vogel M. Theoretische und experimented Untersuchungen zur quasioptischen Abbildung mit Millimeterwellen, insbesondere mit Lune-burg-Linsen // Fortschr. Ber. VDI-Z. 1982. R.10. №.14.

218. Antenna Engineering Handbook. New York: McGrow-Hill Book Co., 1984. 648p.

219. Кюн P. Микроволновые антенны. JI.: Судостроение, 1967. 518 с.

220. Драбкин А.Л., Зузенко В.Л. Антенно-фидерные устройства. М.: Сов. радио, 1961. 816 с.

221. Cornbleet S. A simple spherical lens with external foci // The microwave journal. 1965. V.8. № 5. P.65-68.

222. ApRhys T. L. The design of radially symmetric lenses // IEEE Transactions. 1970. V. AP-18. №4. P.497-506.

223. Воскресенский Д.И., Кременецкий С.Д. Гринев А.Ю., Котов Ю.В. Автоматизированное проектирование антенн и устройств СВЧ. М.: Радио и связь, 1988.240 с.

224. Бахрах Л. Д., Кременецкий С. Д. Синтез излучающих систем. М.: Сов. радио, 1974. 232 с.

225. Дмитриев В.И., Березина Н.И. Численные методы решения задач синтеза излучающих систем // Под ред. В.И. Дмитриев,- М. : МГУ, 1986. 113 с.

226. Гюннинен Э.М., Кириллов В.В., Копейкин В.Н. Дифракция электромагнитной волны на шаре. Суммирование рядов Ми // Изв. вузов СССР. Радиофизика. 1987. №.4. С.522-528.

227. Романов Н. П. Классификация и свойства собственных частот электромагнитных колебаний шара // Труды института экспериментальной метеорологии. 1988. №. 45. С.3-73.

228. The Handbook of Antenna Design. London: Peter Peregrinus LTD., 1986.

229. Бучинскас Ю. H., Шугуров В. К. Дифракция плоской волны на шаре // Литовский физический сборник. 1987. Т. 27. № 3. С.280-287.

230. Шубарин Ю.В., Зоркий А.Ф. Антенные измерения на сверхвысоких частотах. Харьков: ХГУ, 1962. 170 с.

231. Rosenfeld P. The electromagnetic theory of three-dimensional inhomogeneous lenses // IEEE Transactions. 1976. V. AP-24. №. 5.

232. Peeler G., Goleman H. Microwave stepped-index Luneberg lens // Transactions of IRE. 1958. V.AP-6. № 2. P.202-207.

233. Фролов H. Я. О выборе закона разбиения на слои в слоистых линзах Люнеберга // Труды ин-та/Моск. энерг. ин-т. 1974. Вып. 194. С.123-126.

234. Peeler G. D. M. Lens antennas //Antenna engineering handbook. USA, 1984. P. 16.1-16.26.

235. Обуховец B.A., Фролов Н.Я. Расчет полей и оптимизация параметров многослойных тел вращения // Рассеяние электромагнитных волн. Таганрог: ТРТИЛ. Вып. 41. С.109-120.

236. Шарварко В.Г., Усманов Ю.Р. Исследование многослойного сферического отражателя Люнеберга // Рассеяние электромагнитных волн. Таганрог: ТРТИЛ, 1985. С.94-98.