автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Повышение помехоустойчивости принимаемых сигналов на основе модифицированных фильтров Калмана в относительных компенсационных методах

На правах рукописи УДК 621.393.3

Малинкин Виталий Борисович

' Повышение помехоустойчивости принимаемых сигналов на

основе модифицированных фильтров Калмана в относительных компенсационных методах

I Специальность: 05.12.04-радиотехника, в том числе системы

и устройства радионавигации, радиолокации и телевидения

I

I

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

)

I

Омск 2003

Работа выполнена в Сибирском государственном университете телекомуникаций и информатики

Ведущая организация-ОАО Гипросвязь-4

Защита состоится « 26 » июня 2003г. в « 15 » часов на заседании диссертационного совета Д 212.178.01 в Омском государственном техническом университете.

Адрес ОмГТУ: 644050 г.Омск проспект Мира 11. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОмГТУ Автореферат разослан « Л5~» мая 2003г.

Научный консультант: дтн , профессор Шувалов В.П.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Майстренко В.А Пальчун Ю.А Ионов А.Д

Ученый секретарь диссертационного совета ктн , доцент

М.Ю Пляскин

1. Введение

В связи с широким внедрением оптоволоконных кабелей связи и цифровых высокоскоростных систем связи встала задача доведения «цифры в каждый дом». Интерес к данной задаче резко возрос в конце 80-х - в начале 90-х годов, когда стало ясно, что услуги аналоговой сети связи перестали удовлетворять пользователей. С приходом высокоскоростных магистральных систем связи и цифровых коммутационных станций появилась возможность постепенно предоставлять новые услуги связи. В этой связи «последняя миля» стала сдерживающим фактором в развитии услуг связи.

Наиболее предпочтительным и экономически оправданным способом увеличения емкости распределительной сети является организация дуплексного режима работы по двухпроводному каналу связи. Однако работа такого метода осложнена наличием эхо-сигналов.

Известны методы борьбы с эхо-сигналами, которые сводятся к выработке в специальном четырехполюснике копии эхо-сигналов и в дальнейшем - вычитании их из суммарного принимаемого и эхо-сигнала.

Метод борьбы с эхо-сигналами в литературе получил название компенсационного метода организации дуплексной связи. Вопросы, связанные с использованием адаптивной эхо-компенсации в устройствах связи, неоднократно рассматривались МККТТ и получили свое развитие в соответствующих рекомендациях.

На основе использования компенсационного метода работают все современные технологии xDSL.

Первой из xDSL является технология U-интерфейса ISDN, обеспечивающая дуплексную передачу со скоростью 160 кбит/с по одной витой паре. Эта технология широко распространена и, кроме сетей ISDN, применяется для создания оборудования уплотнения абонентских линий и модемов на малую длину регенерационного участка.

Следующей технологией является высокоскоростная цифровая абонентская линия HDSL (High-rate Digital Subscriber Line). Технология HDSL обеспечивает дуплексный обмен на скорости 2048 кбит/с. Для передачи используются две или три кабельные линии. Дальнейшим развитием технологии HDSL явилось появление технологии симметричной высокоскоростной цифровой абонентской линии, работающей по одной паре SDSL (Singie Pair Symmetrical Digital Subscriber Line). В последние годы разработаны технологии ADSL и VDSL. Технология ассиметричной цифровой абонентской линии ADSL (Asymmetric DSL) обеспечивает передачу свыше 8 мбит/с в направлении от станционного комплекта к абонентскому комплекту и 1 мбит/с в обратном направлении и обещает быть весьма перспективной для доступа к сети Интернет. Однако для систем цифровой связи такая технология вряд ли найдет широкое применение, так как необходима симметричная дуплексная связь.

Качество работы оборудования xDSL зависит от двух составляющих: качества работы адаптивной эхо-компенсации и используемого вида модуляции,

В адаптивной эхо-компенсации при_болыних скоростях обработки сигналов предпочтительно использФвмкяивияйу^Об^батку. Для сходимости в из-

БИБЛИ4ТЕМ ■ОЯетербург л %/п «

<3 Петербург л yv, » О» щу 4i+Jf)i [

вестных алгоритмах и для поддержания их рабочих параметров необходимо, чтобы передаваемые и принимаемые сигналы были некоррелированы. В случае даже частичной корреляции двух линейных сигналов адаптивный фильтр начинает компенсировать принимаемые сигналы, делая тем самым невозможной работу в дуплексном режиме. Для исключения данного недостатка используются различные полиномы скремблеров на передаче и приеме. Помимо этого приходится существенно уменьшать длину регенерационного участка.

В качестве линейного кода используется кодирование 2B1Q (2 binary - 1 quaternary), либо CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation). Первый вид модуляции используется для организации дуплексного обмена на сравнительно коротких длинах регенерационного участка. Это объясняется тем, что максимум энергетического спектра у кода 2B1Q наблюдается на частоте f/4, где f - максимальная тактовая частота группового двоичного потока. Тем не менее, данный вид модуляции используется в ряде оборудования HDSL, в частности WATSON2.

Второй вид модуляции имеет две модицикации: САР-64 и САР-128 - соответственно 64-позиционная и 128-позиционная амплитудно-фазовая модуляция. Особенностью САР-64 и САР-128 является то, что максимум энергетического спектра лежит на f/8. Из-за сравнительно низкой линейной скорости передаваемых и принимаемых сигналов (всего 128 кбит/с) и малой ширины энергетического спектра линейного сигнала влияние систем HDSL на соседние пары невелико. Однако принципиально устранить влияние оборудования HDSL на другие параллельно работающие системы не удается.

Большой вклад в решение проблемы адаптивной эхо-компенсации внесли работы: Курицина С.А., Заславского К.Е., Снегова А.Д., Цыпкина Я.З., Страта-новича P.JI., Тихонова В.И., а также зарубежных авторов: Сондхи М.И., Беркли Д.А., Голденберга Н.Р., Бостелмана Г. и многих других.

Однако полученные результаты не получили должного распространения на практике. Одна из причин этого заключается в том, что использованные критерии оптимальности не учитывали в полной мере реальные условия передачи и приема сигналов. В частности, не учтены корреляционные связи сигналов двух направлений, следствием этого является компенсация принимаемого сигнала совместно с эхо-сигналом.

Алгоритмы, основанные на использовании компенсационного метода, требуют осуществления операций свертки, которые сложны, а устройства, их реализующие, характеризуются большим уровнем некомпенсированного эхо-сигнала. Не решены вопросы уменьшения уровня сигналов недокомпенсации в адаптивных эхо-компенсаторах при наличии принимаемого сигнала и шума, поступающего из канала связи. Не исследованы важные вопросы, связанные с нахождением более простых алгоритмов реализации адаптивной эхо-компенсации, в частности на основе использования гомоморфной обработки.

Вторая причина заключается в том, что известные алгоритмы адаптивной эхо-компенсации получены в неконструктивной форме, малопригодной для практического использования.

Наконец, третья причина заключается в отсутствии вопросов компенсации амплитудно-частотных и фазо-частотных искажений на основе использования свойств самого канала связи.

Цель работы. Целью настоящей работы является разработка и анализ относительных компенсационных методов в системах связи с одновременной двусторонней передачей сигналов.

Для этого:

• проведен анализ методов построения компенсаторов во временной и в частотной областях на основе использования адаптивных алгоритмов Винера-Холфа и адаптивных алгоритмов Калмана. Помимо этого, сделан анализ работы перечисленных выше алгоритмов на основе использования блоков памяти, выявлены их преимущества и недостатки;

• синтезирован относительный компенсационный метод первого, второго и третьего порядков при его реализации в частотной области обработки. Найдены оценки скорости сходимости компенсаторов первого, второго и третьего порядков и верхние оценки величины шума недокомпенсации;

• синтезирован относительный компенсационный метод первого и второго порядков при его реализации во временной области обработки. Найдены оценки скорости сходимости компенсаторов первого и второго порядков и верхние оценки величины шума недокомпенсации;

• разработан и детально исследован относительный компенсационный метод на основе использования блоков памяти. Найдены верхние оценки величины собственного шума и кривые сходимости процесса настройки;

• для линейных эхо-трактов на основе использования нелинейной обработки и относительного компенсационного метода разработан алгоритм разделения двух направлений, позволяющий с общих позиций поведения эхо-тракта скомпенсировать сигналы встречного направления передачи и межсимвольные искажения канала связи, определены качественные параметры данного подхода;

• разработан и исследован новый подход к использованию метода наименьших квадратов в сочетании с относительным компенсационным методом, определены качественные характеристики данного алгоритма и кривые сходимости процесса настройки;

• разработан и исследован относительный метод коррекции параметров канала связи, определены основные качественные параметры и кривые сходимости;

• методом математического моделирования с использованием современных программных средств исследовано поведение разработанных компенсаторов во временной и частотной областях обработки, показана идентичность полученных результатов и теоретических исследований;

• разработаны и исследованы параметры технологии DSL на основе использования предложенных алгоритмов разделения сигналов двух направлений, позволяющих строить подобные системы с увеличенной длиной регенера-ционного участка и увеличенной скоростью передачи по сравнению с известными алгоритмами разделения сигналов.

Методы исследования. В диссертационной работе использован математический аппарат линейной алгебры, теории функций комплексной переменной, теории матриц, вычислительной математики и теории вероятностей.

-5-

Экспериментальное исследование предложенного относительного компенсационного метода для одновременной двусторонней передачи сигналов и отдельных ее узлов проводилось при помощи моделирования на ЭВМ .

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты:

• для линейных каналов связи разработан и детально исследован относительный компенсационный метод с обработкой сигнала во временной и частотной областях, определены основные качественные характеристики ОКМ, сделано сравнение различных вариантов построения компенсаторов и найдена оптимальная структура;

• разработан и исследован относительный компенсационный метод на основе использования блоков памяти и найдены основные технические характеристики;

• разработан и исследован универсальный алгоритм относительного компенсационного метода, позволяющий для линейных каналов связи организовать дуплексный обмен сигналами с одновременной коррекцией межсимвольных искажений для сигналов приема, и найдены основные технические характеристики;

• разработан и исследован относительный метод коррекции, позволяющий скомпенсировать межсимвольные искажения на основе использования свойств относительности канала связи и найдены основные технические характеристики;

• разработаны и исследованы структурные схемы разделителей сигналов двух направлений для оконечных и промежуточных пунктов; найден закон суммирования вероятности ошибки в подобном дуплексном цифровом линейном тракте.

Практическая ценность. Разработанные относительные компенсационные методы, реализованные во временной и частотной области обработки, позволяют создать сеть абонентского доступа на основе использования технологий HDSL, а особенно VDSL.

Использование компенсаторов на основе относительного компенсационного метода позволяет существующие цифровые системы перевести с четырех-проводного режима работы на двухпроводный режим работы.

Разработанный относительный метод коррекции параметров канала связи позволяет более просто выполнять коррекцию межсимвольных искажений по сравнению с известными алгоритмами, при тех же технических характеристиках.

Разработанные технические решения относительного компенсационного метода позволяют существенно увеличить длину регенерационного участка в технологии HDSL, а особенно в технологии VDSL, и тем самым обеспечить два независимых направления передачи и приема на сети абонентского доступа.

Реализация результатов. Проведенные исследования являются составной частью ряда НИР по созданию высокоэффективных устройств преобразо-

-6-

вания сигналов (УПС) с цифровой обработкой сигналов, выполняемых с 1980 по 2001 годы на кафедрах: Передачи дискретных сообщений и метрологии, Многоканальной электросвязи, Высшей математики Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики, а также на других предприятиях совместно с НЭИС - СибГАТИ - СибГУТИ при непосредственном участии автора. Основные результаты работы (синтез и анализ относительного компенсационного метода для систем одновременной двусторонней передачи символов; разработка технических решений компенсаторов, защищенных авторскими свидетельствами и патентами РФ; синтез и анализ относительного метода коррекции; разработка высокоэффективных дуплексных устройств преобразования сигналов; разработка высокоэффективных алгоритмов технологии VDSL) представлены в научно-технических отчетах о НИР в ЛНПО «Красная заря», СКБ Рязанского радиозавода, КБ «Кабель». В ОКР, выполненной в СКБ Рязанского радиозавода и КБ «Кабель», использован компенсатор относительного компенсационного метода, реализованный во временной области. В НИР, проводимой в компании Новосибирские сотовые системы (НСС-450) и Сибирские сотовые системы-900 использованы алгоритмы работы разделителей сигналов двух направлений, алгоритм построения сети и алгоритмы функционирования оконечных устройств.

В серийно выпускаемых УПС-0.3ТФ, УПС-2.4ТФД, и оборудовании XDSL использованы авторские свидетельства и патенты автора / 19, 21, 25, 28, 33, 35, 36, 39, 45, 47, 48 /. За разработку высокоэффективного устройства преобразования сигналов УПС-0.3ТФ автор награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.

Все перечисленные выше алгоритмы и методики используются в учебном процессе СибГУТИ для студентов и слушателей ЦПС.

Использование результатов исследования подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Результаты, полученные в работе на разных этапах ее выполнения, докладывались и обсуждались на:

• Всесоюзной научно-технической конференции «Повышение качества функционирования и надежности информационных сетей и их элементов НИСЭ-85» (Новосибирск, 1985 г.);

• Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы развития космической связи» (Калуга, 1983 г.);

• Всесоюзной конференции «Проблемы и перспективы передачи и телеобработки данных» (Кишинев, 1985 г.);

• Международной НТК «Проблемы функционирования информационных сетей» (Новосибирск, 1991 г.);

• Межрегиональной конференции «Обработка сигналов в системах двусторонней телефонной связи» (Москва, Новосибирск, 1995 г.);

• Российской НТК, посвященной Дню радио (Новосибирск, 1993 г.);

• Всесоюзной международной НТК «Проблемы развития ЦСП городских и сельских сетей связи на основе электрических и оптических кабелей» (Москва, 1987 г.);

• ХХУП научной сессии (Новосибирск, 1992 г.);

• Международном семинаре «Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций» (Владивосток, 1998 г., Хабаровск, 1999 г., Омск, 2000 г.);

• Международной конференции «1999 High Power Microwave Electronics: Measurement, Identification, Application - MIA-ME'99» (Новосибирск, 1999

г.);

• Международной конференции «2001 Microwave Elektronics: Measurement, Identification, Application - MIA-ME' 2001» (Новосибирск, 2001 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 79 работ, из них: 30 авторских свидетельств и патентов РФ, монография, 20 статей.

Основные положения диссер1ационной работы, выносимые на защиту.

1. Относительные компенсационные методы, инвариантные к корреляционным связям эхо-сигналов и сигналов приема, имеющие два канала обработки и базирующиеся на основных свойствах относительных систем связи.

2. Зеркально-симметричные структуры на основе блоков памяти, позволяющие строить адаптивные эхо-компенсаторы с минимальным количеством операций умножения.

3. Алгоритмы разделения сигналов двух направлений с одновременной коррекцией параметров канала связи использующие нелинейную обработку компрессирования и экспандирования в двух каналах и стандартные процедуры относительных компенсационных методов.

4. Относительные компенсационные методы при совместной работе с методом наименьших квадратов, минимизирующие амплитудно-частотные и фазо-частотные искажения, вносимые в принимаемый сигнал.

5. Методы коррекции параметров канала связи, использующие свойства относительности среды распространения, нелинейные операции компрессии и экспандирования, стандартные процедуры относительных компенсационных методов.

6. Устройства для разделения сигналов двух направлений, реализованные в УПС-0.3 ТФ, УПС-2.4 ТФД и оборудовании XDSL

Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения.

2. Краткое содержание работы.

Во введении обоснована эффективность темы диссертации и сформулирована цель работы. Проведен обзор результатов по теме, научная новизна и практическая значимость основных результатов работы, дана характеристика отдельных разделов работы.

Первый раздел посвящен детальному анализу известных методов компенсации эхо-сигналов и структурам для их реализации. В начале про-

веден анализ работы адаптивных эхо-компенсаторов во временной области в соответствии с алгоритмом Винера-Хопфа.

При реализации алгоритма Винера-Хопфа количество операций умножения равно 2N2, где N - объем выборки. Так как данный алгоритм является блочным, то при переходе к новому блоку обработки требуется все операции произвести заново.

Проведен детальный анализ работы адаптивного эхо-компенсатора в соответствии с алгоритмами Калмана. Исследования проведены во временной области обработки для адаптивных эхо-компенсаторов первого и М порядков. Алгоритмы Калмана используют корреляционные связи между сигналами передачи, сигналами приема и остаточными сигналами недокомпенсации и являются предсказывающими. Для своей реализации алгоритмы Калмана требуют еще большего количества операций умножения по сравнению с алгоритмом Винера-Хопфа.

Показаны пути упрощения перечисленных выше алгоритмов при переходе в частотную область обработки. Для корректировки каждого весового коэффициента используется комплексный метод наименьших квадратов (МНК).

В работе перечисленных выше алгоритмов, независимо от области обработки, делается предположение о некоррелированности сигналов передачи и приема, остаточная величина сигнала недокомпенсации определяется сферой, радиус которой пропорционален мощности принимаемого сигнала. Процесс надстройки весов адаптивного фильтра, независимо от области обработки, является многомерным. Обработка сигналов во временной и частотной областях при адаптации эхо-компенсаторов имеют следующие отличия.

Реализация адаптивных алгоритмов в частотной области предполагает коррекцию весов адаптивного фильтра один раз в каждом блоке, в то время, как алгоритмы во временной области корректируют веса в отводах многократно. За счет этого обстоятельства количество операций умножения в алгоритмах с час-

N N

тотной обработкой равно (—log 2 —+4N), где N - объем выборки, что существенно меньше аналогичного параметра при реализации алгоритмов во временной области. Так как алгоритмы обработки в частотной области предполагают использование круговой свертки, которая вносит дополнительные погрешности, то объем выборки приходится увеличивать до 2N - мерного, дополняя первые N отсчетов нулевыми значениями.

Использование в эхо-компенсаторах блоков памяти позволяет, во-первых, упростить структуру адаптивного фильтра, делая процесс настройки каждого отвода одномерным, во-вторых, уменьшить количество операций умножения. В диссертации приведены алгоритмы функционирования подобных эхо-компенсаторов при первоначальном вхождении в связь и дальнейшем поддержании рабочих параметров.

Было доказано, что если сигналы передачи и сигналы приема коррелированны, то известные классические компенсаторы, работающие на принципе идентификации параметров неизвестной структуры, начинают компенсировать сигналы приема. Это явление делает невозможной работу двусторонних систем связи. Для того, чтобы устранить корреляцию сигналов передачи и приема, ис-

пользуют различные полиномы скремблирования противоположных станций, которые малоэффективны. Управление классических адаптивных эхо-компенсаторов производится сигналами ошибки с выхода вычитателя. Такие структуры представляют собой замкнутую следящую систему (рекурсивную систему), качество работы которой определяется величиной сигнала рассогласования.

Для устранения основных недостатков классических эхо-компенсаторов разработан новый метод построения адаптивных компенсаторов сигналов эха. Принципиальное отличие разработанных эхо-компенсаторов от известных классических заключается в получении оценки эхо-сигнала. Если в известных алгоритмах эхо-компенсации оценка эхо-сигнала получается путем свертки сигналов передачи с оценкой импульсной реакции эхо-тракта, то в разработанных алгоритмах оценка эхо-сигнала берется непосредственно из канала связи.

Если сигнал передачи станции А, представленный на Ъ плоскости (2), порождает эхо-сигнал на входе своего приемника Пм(2), а сигнал передачи на соседнем блоке 5, {X) порождает эхо-сигнал П,(г>, то тогда справедливо следующее соотношение:

П,(2Э т

^.(гГп,.,^)'

где 5,(2) и (7.) - Ъ изображение сигналов передачи на ¡-том и 0-1) блоках обработки; пдг) и Пм(г) - Ъ изображение эхо-сигналов на ¡-том и (¡-1) блоках обработки.

Справедливость выражения (1) объясняется поведением любого эхо-тракта, а именно: параметры эхо-тракта на соседних временных интервалах или блоках обработки практически неизменны.

Сделаем замену Ъ изображений в равенстве (1) на амплитудно-фазовые спектры

_ П,(Да>,) .

5мС/*в,) П микюУ

где

^(¿ш,) - амлитудный спектр сигнала передачи на ¡-том временном интервале;

Ф,(кщ) - фазовый спектр сигнала передачи на ¡-том временном интервале;

П,(ко,) и - соответственно амплитудный и фазовый

спектры эхо-сигналов на ¡-том временном интервале. Равенство (2) справедливо тогда, когда выполняется равенство отношений амплитудных и фазовых спектров

(4)

_ ПДАко,)

Ф,С*со,)-ф1._1(Аа)1) = ч/ДЛи,) -\|<н(4(1),)

Первое равенство выражения (3) определяет принцип относительной амплитудной модуляции.

Из второго равенства выражения (3) следует принцип относительной фазовой модуляции первого порядка.

Впервые свойство относительности в системах связи использовал Н.Т.Петрович. В работах Ю.Б.Окунева и А.М.Заездного развита теория фазо-разностных систем связи. Наконец, в работах В.В.Лебедянцева разработана теория инвариантных систем связи, согласно которой отношение длин векторов на входе и выходе линейного четырехполюсника является величиной постоянной. Последнее утверждение справедливо при разности фаз между соседними векторами на входе и выходе линейного четырехполюсника равными нулю.

Равенство (3) не противоречит вышесказанному, а дополняет их.

Если обозначить через м,(*ю,) отношение амплитудных спектров на соседних временных интервалах, то из (3) следует

где

Из первого и второго уравнений (4) следует

ПМ-Пм^)-^'«*™. (5)

Уравнение (5) является основой для синтеза компенсатора первого порядка, использующем в своей работе свойство относительности эхо-тракта.

Так как разработанный алгоритм использует свойство систем связи с относительной модуляцией, то будем в дальнейшем его называть относительным компенсационным методом (ОКМ).

Для реализации компенсатора ОКМ первого порядка необходимо использовать нерекурсивный цифровой фильтр первого порядка и включить его на входе приемника.

Помимо этого, необходимо рассчитать амплитудные и фазовые спектры на входе передающего устройства и выходе эхо-тракта.

Будем в дальнейшем называть первую часть компенсатора ОКМ-1, реализованную в виде нерекурсивного цифрового фильтра, прямой структурой (ПС).

Передаточная характеристика ПС определяется соотношением

Нпс(г)=1-М,(2)2-', (6)

Так как через ПС одновременно проходит сумма двух составляющих -эхо-сигнал и сигнал приема, то сигналы приема оказываются преобразованными в соответствии с передаточной характеристикой (6).

Для устранения влияния работы компенсатора ОКМ-1 на принимаемый сигнал каскадно с ПС необходимо включить четырехполюсник с Нлс(25ч. Такая структура названа взаимно-обратной структурой (ВОС) и имеет передаточную характеристику, равную

_!_, (7)

НвосЮ:

где

М,(г)=

ж

коэффициент передачи дополнительно введенного аттенюатора, с помощью которого можно регулировать скорость сходимости.

Передатчик

Формирователь сигнала управления

«мОО

Рисунок 1-Структура компенсатора ОКМ первого поредка Таким образом структура компенсатора ОКМ-1 состоит из каскадно соединенных ПС и ВОС, включенных на входе приемного устройства (рисунок 1). Передаточная характеристика такого соединения на каждом временном интервале определяется значением коэффициента пропорциональности М,(г). Для эхо-сигналов такое соединение эквивалентно фильтру - пробке. Для сигналов приема соединение ПС и ВОС представляет собой теоретически прямой провод. Практически, такое соединение вносит амплитудно-частотные и фазочастотныс искажения в сигналы приема, величина которых оценена в последующих разделах.

По аналогии с относительными системами связи (ФРМ-2, ФРМ-3 и т.д.) в диссертации разработаны компенсаторы ОКМ второго и третьего порядков. Компенсатор ОКМ-2 представляет собой каскадное соединение ПС и ВОС цифровых фильтров второго порядка и имеет передаточную характеристику, равную

но/ом=—\-]--' (8)

1--МХ(7)-Т1 ~ЩТ)-Щ{7)-Тг-С ^ 2*

где

5,(г) -Ъ изображение сигнала передачи на ¡-том временном интервале;

С - величина коэффициента передачи аттенюатора, включенного в цепь ВОС, С<1.

В своей работе компенсатор ОКМ-2 использует два управляющих сигнала М,(2) и М2 (7), сформированные на входе своего передатчика.

Аналогично, передаточная характеристика компенсатора ОКМ-3 равна

Но*м-э = . | I > (9)

2 4 4

где Ы,(2) и Ш2{7) определяется выражением (8);

С - коэффициент передачи аттенюатора, С<1.

Ввиду того, что для своей работы компенсаторы ОКМ-1, ОКМ-2 и ОКМ-3 используют управляющие коэффициенты, сформированные на входе своего передатчика, то в них принципиально невозможна компенсация символов приема, что доказано в первом разделе диссертации.

В диссертации проведен синтез компенсаторов ОКМ-1 и ОКМ-2 при обработке во временной области. Во временной области алгоритмы ОКМ потребовали введение дополнительных четырехполюсников в ПС и ВОС. Независимо от области обработки, передаточные характеристики компенсаторов ОКМ-1, ОКМ-2 и ОКМ-3 определяются выражениями (6, 7, 8 и 9).

Вычислена верхняя оценка интервала сходимости компенсатора ОКМ-1, равная

(10)

igc '

где N - количество отсчетов в {-том блоке обработки;

Мо6щ - относительное среднеквадратическое отклонение сигнала недокомпенсации;

С - коэффициент передачи аттенюатора, С<1.

Показано, что алгоритм работы компенсатора ОКМ-1 по величине интервала адаптации имеет преимущества перед известными алгоритмами.

Для стационарных каналов связи и уменьшения требуемых операций умножения разработана структура компенсатора ОКМ первого порядка на основе использования блоков памяти. Впервые такая структура появилась в виде изобретения автора в 1984 г. и его описание можно найти в /28/. В 1985 году совместно с В.В. Лебедянцевым разработан универсальный разделитель сигналов 2-х направлений, использующий тот же принцип относительности и описанный в /22/. В работах /19-21, 23-27, 29-48/ можно найти модификации построения

эхо-компенсаторов на основе использования блоков памяти, выполненных лично либо в соавторстве. Алгоритм работы эхо-компенсаторов ОКМ на основе использования блоков памяти заключается в следующем.

Пусть на входе передающего устройства имеется ансамбль сигналов передачи 5,(иТ), 52(пТ)... 5„(лТ) . Будем предполагать, что информационный сигнал является составной частью ансамбля, указанного выше. Тогда величина помехи, порожденная ансамблем сигнала передачи определится в виде П^лГ^ Вх{пТ)*Спрд{пТ)*Сэхо(пТ)

П2(пТ)=82(пТ)*Спрд(пТ)*Сэхо(пТ)

. Пы(пТ)=8„(пТ)*Спрд(пТ)*Сэхо(пТ)

(П)

где

П,(иТ) - отсчеты эхо-сигнала на ¡-том временном интервале; 5,.(иТ) -отсчеты информационного сигнала в ьтый момент времени; елщ(иТ) - отсчеты импульсной реакции передающего устройства; Оэхо(пТ) - отсчеты импульсной реакции эхо-тракта; Символ * - означает операцию свертки.

Для стационарного эхо-тракта следует жесткая связь между сигналом передачи и величиной эхо-сигнала

51(иГ)<->П,(яГ) 52(пГ)<-»П2(л7)

Бы(пТ)^Т1ы(пТ)

(12)

Величины эхо-сигналов П¡(пТ) неизвестны. Однако известно, что значение эхо-сигналов П/лГ) на соседних временных интервалах при передаче одного и того же информационного сигнала будет отличаться на малую величину.

Тогда сигнал передачи можно использовать в качестве адреса к блокам памяти. Сам эхо-компенсатор вырождается в N независимых цифровых фильтров с передаточной характеристикой, равной

где С - коэффициент передачи аттенюатора во взаимно-обратной структуре (рисунок 2).

Эхо-компенсатор ОКМ-1 на основе использования блоков памяти включается на входе приемного устройства. Работа подобного эхо-компенсатора определяется работой его составных частей и передаваемым сигналом. В каждом элементарном цифровом фильтре производится постоянное обновление значений эхо-сигналов. Обновление отсчетов эхо-сигналов в блоке памяти ПС является автоматической подстройкой под изменившиеся условия эхо-тракта.

Рисунок 2- Компенсатор ОКМ на основе блоков памяти

При таком порядке работы настройка эхо-компенсатора и его рабочий цикл содержит одну операцию умножения, операцию суммирования и операцию вычитания.

Во втором разделе теоретически разработана и детально исследована совокупность относительных компенсационных методов. Анализ проведен во временной и частотной областях обработки. Вначале синтезированы и исследованы адаптивные эхо-компенсаторы, реализованные во временной области обработай. В отличие от классических адаптивных эхо-компенсаторов, включаемых параллельно собственному передатчику, эхо-компенсаторы ОКМ включаются последовательно с приемным устройством. Компенсаторы ОКМ условно разбиты на две составные части: нерекурсивную и рекурсивную. Нерекурсивная часть названа автором прямой структурой (ПС). В прямой структуре производится компенсация сигналов передачи и своеобразная модуляция принимаемых сигналов. Рекурсивная часть названа взаимно-обратной структурой (ВОС), которая призвана полностью восстановить форму сигналов приема. ПС и ВОС являются зеркально-симметричными с одним управляющим коэффициентом ВОС.

Синтезированы и детально исследованы компенсаторы первого, второго, четвертого и восьмого порядков.

Передаточные хараьсгеристики таких компенсаторов описываются выражением

1 м

H(Z)- 1у-,М-11-. (14)

где M - порядок компенсатора;

С - коэффициент передачи аттенюатора В ОС. С й 1. Разностное уравнение таких компенсаторов равно:

у{пТ) = х(пТ) - -1 £ х(пТ - ГГ) + 5>(я7- - /Т)+

м м м м f (15)

M

Для указанных выше компенсаторов найдены верхние оценки мощности шумов недокомпенсации

12 С 6,4Д2

(16)

12 С 12 С

где Д - шаг квантования.

Определены кривые сходимости процесса настройки компенсаторов различных порядков. Время сходимости определяется как:

Тсходоки - V -2Г ■ ТдискреИ1 , (17)

где V - коэффициент сходимости;

v= s

500 для ОКМ - 1 10 для ОКМ - 2 90 для ОКМ - 4 1}50для ОКМ - 8 , Тиюч-т. - период дискретизации;

N - количество отсчетов импульсной реакции эхо-тракта; г - разрядность обрабатываемых слов. Из анализа выражения (17) видно, что скорость сходимости таких алгоритмов невысока.

Для увеличения скорости сходимости компенсаторы ОКМ реализованы в частотной области.

В первом разделе синтезированы алгоритмы работы компенсаторов ОКМ первого, второго и третьего порядка и приведены в общем виде этапы преобразования эхо-сигнала и сигнала приема. Компенсаторы ОКМ требуют для своей реализации два канала обработки сигналов: основной и дополнительный.

л А2

оки -

2

Основным каналом обработки сигналов будем считать алгоритм функционирования самого компенсатора О КМ.

Дополнительным каналом обработки сигналов будем считать алгоритм формирования управляющих коэффициентов.

Принцип работы основного и дополнительного каналов основан на вычислении амплитудных и фазовых спектров соответствующих сигналов, вычислении их отношений на соседних временных интервалах и работе информационно-управляемого адаптивного цифрового фильтра.

В диссертации подробно приведен механизм формирования управляющих коэффициентов и найдены оценки интервала адаптации компенсаторов ОКМ различных порядков.

Для компенсатора ОКМ-1 определено количество итераций, необходимых для первоначального обучения и поддержания рабочих параметров

1=-

1-

М^О-С)

к с

(18)

где С - коэффициент передачи аттенюатора во взаимно-обратной структуре;

М,^ - относительная величина среднеквадратического

отклонения нескомпенсированного эхо-сигнала. При выражение (18) определяет величину собственного шума

компенсатора ОКМ-1, равного

С2

■'ОКМ

(1-С)2

(19)

где <5„с - мощность нескомпенсированного эхо-сигнала на выходе прямой структуры. Для компенсатора ОКМ-2 найдены нижняя и верхняя оценки количества итераций для рабочего цикла

-'мж.ОКМ-1

ьтю.ОКМ-2

(20)

Величины С и Мобщ в выражении (20) определены выше. Для компенсатора ОКМ-2 найдено аналитическое выражение процесса сходимости, равное

1

М

общ.ОКМ -2

■йя (р

л/3 + 8 С

Ли [(I + !)<?]•

(21)

1'Де ^оГ'

1 - значение первого отвода ВОС;

2 1

а - А. г - значение второго отвода ВОС; 2 2

Ь = 1,2,... - текущий индекс (число временных интервалов анализа). Наконец, для компенсатора ОКМ-3 найдена верхняя оценка интервала сходимости

12

М

общ.ОКМ-3 -

1-Д>

1-5,

1-5,

(22)

где Во, В] и В2 - полюсы передаточной характеристики ВОС

компенсатора ОКМ-3. Значения В0, В] и В2 приведены в диссертации в виде таблицы.

Если Ь—>°о, то выражение (22) дает оценку собственного шума компенсатора ОКМ-3

ч2

обете

вп

5,

В,

1-

■ 50 1 — 5] 1 — 52

(23)

В диссертации приведены сравнительные оценки работы различных компенсаторов ОКМ.

Так при С = 0,1

^■общ.ОКМ-Х = 1Д МО общ.ОКМ-2 =9,3-10

м

М

общ.ОКМ

=6,04-10

-2

(24)

^окм -1 = 1

^окм- -2 = 3

Ьокм- -3 = 5

Если принять = 0,1, то требуемое количество итераций для ком-

пенсаторов ОКМ различных порядков будет равно

(25)

Из выражений (24) и (25) следует следующее: компенсатор ОКМ-1 требует минимальное количество итераций для подстройки под новые условия работы, но величина у такого компенсатора больше аналогичного параметра

компенсаторов ОКМ-2 и ОКМ-3.

Компенсатор ОКМ-3 компенсирует эхо-сигналы лучше остальных, но требует и большего количества итераций для подстройки, так как является наиболее сложным.

У всех компенсаторов ОКМ, реализованных во временной, либо частотных областях обработки, скорость сходимости и величина остаточного шума определяется коэффициентом передачи аттенюатора (С) во взаимно - обратной

структуре. С уменьшением этого коэффициента скорость сходимости возрастает, но при этом увеличиваются искажения, вносимые компенсаторами в принимаемый сигнал. Для минимизации искажений, улучшения процесса сходимости и минимизации величины среднеквадратичного шума разработан относительный компенсационный метод в сочетании с методом наименьших квадратов (ОКМ с МНК). В алгоритме ОКМ с МНК для выявления факта рассогласования компенсаторов необходимо выходной сигнал компенсаторов подвергнуть операции суммирования (рисунок 3). Величина коэффициента передачи аттенюатора определяется рекуррентным соотношением:

Q ~ О«*

0_ Омм

(26)

где С| _ значение коэффициента передачи аттенюатора ьом блоке обработки; СМах= 0,999;

- максимально возможное значение напряжения на выходе сумматора; 2, - напряжение на выходе сумматора на ¿-ом блоке обработки.

Передатчик

Формирователь сигнала управления

БПФ

Компенсатор ОКМ

а

ОБПФ

Приемник

4- -*

Сумматор

I

<2 =

Рисунок З-Структура компенсатора ОКМ в сочетании с методом наименьших квадратов. Величина напряжения на выходе сумматора в зависимости от условий рассогласования определяется следующим соотношением:

т3 • 2[l - cos (ф'-ф")3- [2Г"2 + 22г~2 ]

^о 1 V

Я L -12 -С

\ /

где т - интервал суммирования;

г - разрядность обрабатываемых слов; С - коэффициент передачи аттенюатора; W0 - спектральная плотность мощности шума канала связи;

L

м„ им,- соответственно нижняя и верхняя частоты полосы

пропускания канала связи; Ф' и ф" - фазовые сдвиги, вносимые каналом в эхо-сигнал между соседними блоками обработки. В диссертации решена и обратная задача - для линейных каналов связи синтезирован относительный компенсационный метод, реализованный с помощью нелинейных средств (рисунок 4).

Цифровой компрессор

\r\XQkw,)

Х(лТ) Передатчик

1 г < 1

БПФ2 БГ 1Ф 1

+У()1«»1>Окс0кж1)

Делитель

Компенсатор ОКМ

ХОкУУ,)

Цифровой компрессор

Сумматорь

Компенсатор ОКМ

^УОкда,)

Цифровой экспандер

ОБПФ

| У(рт)

Рисунок 4-Структура нелинейного разделителя сигналов двух направлений.

Как и в предыдущем случае, здесь использованы два канала обработки -основной и дополнительный. В основном канале после преобразования в частотную область имеем сигнал, равный

Х{ОЩ) ■ вэхоикщ) + ^иЩ)- О№0Щ), (28)

где Х^кса,) - отсчеты частотного спектра передаваемого сигнала на ьом блоке обработки; Х^кю,) - отсчеты частотного спектра сигнала приема; СЭХ1р1щ) - передаточная характеристика эхо-тракта; ОКС0М) - передаточная характеристика тракта приема.

В дополнительном канале обработки после аналогичного преобразования имеем изображение сигнала передачи Х|0ка>,). Поделив выражение (28) на Х,0кш,), получим

Х^ксо,)

Величина СЭХ0Цкщ) подлежит компенсации. В случае использования компенсатора ОКМ-3 производится сравнение четырех блоков сигнала. При использовании компенсатора ОКМ-3, веса у которого в ПС соответственно равны У^, У^ и у^, сигнал на выходе вычитателя будет равен

х^О'щ) ^и+2)икщ) (30)

• У,ОМ)-бкс,и1щ)

4Х(1+1)(уАю1) " щт)

Справедливость выражения (30) объясняется свойством эхо-тракта: параметры эхо-тракта Оэхо (]к0)1) на соседних блоках примерно одинаковы.

Сигнал с выхода ПС при прохождении через ВОС оказывается свернутым с ее импульсной частотной реакцией.

Для компенсатора ОКМ-2 выходной сигнал после «т» блоков обработки будет равен

УмОЩУО^иьщ) ст-ъи1щ)-оксМ1щ) Х{1+т)Цкщ) 2т-Х1ОЩ)

Аналогично, на выходе компенсатора ОКМ-3 выходной будет равен ¥д+т) Цкщ) • &ксО+т) и^Щ) Ст-УМкщуа^кщ)

В выражениях (31) и (32)

т - это число блоков обработки;

-21-

С - это коэффициент передачи аттенюатора ВОС (С<1).

Вторые, слагаемые в (31) и (32) с увеличением числа блоков обработки быстро стремятся к величине нескомпенсированной помехи, определяемой выражением (24).

Прологарифмируем первые слагаемые этих выражений, получим

1п У(1+т) ОЩ )+1п икЩ ) ~ 1пХ(;.+т) ОЩ ) - (33)

Проведем аналогичную операцию в дополнительном канале, получим

ШХ^икш,). (34)

Арифметически сложив выражения (33) и (34), получим

У0+т)иЩ) + (35)

Для устранения влияния параметров канала связи необходимо скомпенсировать второе слагаемое выражения (35). Операция компенсации производится теми же средствами, которые описаны выше.

Таким образом, после прохождения очередного этапа компенсирования будем иметь сигнал равный

Выполнив операцию экспандирования и ОБПФ, получим отчеты сигналов приема У(пТ). Использование нелинейной обработки позволило разделить сигналы двух направлений и одновременно произвести коррекцию сигналов приема. При таком подходе структуры компенсаторов ОКМ упрощаются, они вырождаются в обычные цифровые фильтры первого, второго, и третьего порядков.

Третий раздел посвящен синтезу и анализу высокоэффективных систем с использованием компенсаторов ОКМ.

При сравнительно коротких длинах участков регенерации и использовании противоположных сигнальных функций структуру компенсатора ОКМ можно упростить. Компенсатор в этом случае вырождается в нерекурсивный филыр первого порядка с передаточной характеристикой

Н(г) = 1-Г1. (36)

На основе использования закона относительности разработан алгоритм двусторонней одновременной передачи сигналов, включающей в себя формирование сигналов передачи, их компенсацию в тракте приема и демодуляцию принимаемых сигналов. Разработанный алгоритм функционирования по вероятности ошибочного приема проигрывает симплексному режиму в два раза.

В качестве линейных сигналов для такого режима работы необходимо использовать сигналы ОФМ, ОМС, ОБС либо обычные двоичные сигналы.

Для увеличения длины участков регенерации необходимо использовать кодирование ЗВ2Т - ОБС, для которого разработан кодер, декодер и компенсатор ОКМ.

Разработан дуплексный цифровой линейный регенератор (ДНРП) сигналов, позволяющий автоматически настраиваться и осуществлять регенерацию сигналов двух направлений независимо от подключенной линии связи. Обработка сигналов в двух направлениях ведется на частоте, не превышающей максимальной частоты спектра линейного сигнала.

Для достижения максимально возможной длины регенерационных участков в компенсаторе ОКМ требуется использовать прямую и взаимно-обратную структуру. При этом компенсатор упрощается, он вырождается в обычный цифровой фильтр. Передаточная характеристика ПС такого компенсатора будет равна

H(Z) = 1 - -¿-[(-D',®',-. ■ Z"1 + (-1)"'®"'-' • •Z"2 +... + (-1)»'®"'-* -Z"M]

где

а, е {0,1} - двоичный сигнал передачи; М - порядок компенсатора; © - суммирование по mod2.

Передаточная характеристика ВОС определяется как

" (¿W = —г?---; - (38)

1—-z"' +...+(-i у**»'-"« •z_<M",)+c(-ir®0"" ■z~Mj м

Проведен детальный анализ работы дуплексного линейного тракта. Если вероятность ошибочного приема мала (р^ <10"®), то закон накопления ошибок в дуплексном линейном тракте повторяет аналогичный закон в односторонних (симплексных) системах связи.

Рош1=ПРош.. (39)

где п - количество ДНРП;

Рош, - вероятность ошибочного приема i-ro регенератора. Однако, из-за дополнительных составляющих помех в дуплексных цифровых линейных трактах необходимо уменьшать длину участка регенерации на величину

аш10ьл1£ЩаЦШК(дБ), (40)

V + <цп

где о* - мощность шума канала связи; стацп - мощность шума АЦП; рс - мощность принимаемого сигнала.

Для аналоговых систем передачи разработан дуплексный усилитель сигналов. Особенностью работы такого усилителя является то, что не накладываются ограничения на подключаемые линии и сигналы передачи. Такой дуплексный усилитель сигналов производит компенсацию сигналов встречного направления, усиление сигналов приема и их передачу.

Для частотно-ограниченных каналов связи разработан и исследован относительный метод коррекции (ОМК). Корректирование формы сигналов в корректорах ОМК производится в частотной области с помощью нелинейных средств обработки. После прохождения через канал связи, компенсатор ОКМ сигналы приема будут равны

Y(nT) = Y(nT)^GKC(nT) + o(nT), (41)

где Y(nT) - отсчеты сигнала приема;

Y(nT) - отсчеты сигнала противоположной стороны;

-23-

6«(пТ) - отсчеты импульсной реакции; I

а,(пТ) - отсчеты белого шума; /

к - количество источников шума;

* - операция свертки. '

Для борьбы с белым шумом воспользуемся узкополосным полосовым ,

фильтром, на выходе которого сигнал приема будет равен I

У(пТ) = У (пТ) * Скс (пТ) * Ф(пТ), (42)

где Ф{пТ) - импульсная реакция входного фильтра. ,

В соответствии с преобразованием Фурье, сигналу У(пТ) соответствует его изображение, равное

Ц]кЩ) = У(]кО)1) ■ СКсикщ)-ФиЩ), (43)

где У^кю,) - оценка изображения входного сигнала противоположной стороны; *ксО'кЩ) - изображение параметров канала связи; ф{]к(0\) - изображение параметров входного фильтра;

ю, - частота появления отсчетов; \

к - текущий индекс. 1

Прологарифмируем выражение (43), получим

Ы Г( Д«!) = £п Уищ) + £п УКС (Дй>!) + £п ФОЩ ). (44) В выражении (44) второе и третье слагаемое подлежит компенсации. |

Данная задача аналогична задаче компенсации эхо-сигналов. Но для такого '

приведения потребовалась нелинейная операция логарифмирования. '

Таким образом, операция коррекции по существу сводится к гомоморфной обработке сигналов по закону относительности.

Компенсаторы ОКМ представляют собой высокодобротные фильтры |

верхних частот, которые с большой точностью фильтруют постоянную составляющую. По закону относительности каждый отсчет выражения , 1п\Скс (]ко)1)]+ £п [ф(]ксо1)] на соседних блоках обработки постоянен. Так I как обработка ведется в частотной области, то используя блочную обработку и [ компенсатор ОКМ, производим компенсацию величины | 1п[СКС(ДЮ])]+ 1п [ф(ДШ])]. Данная операция производится компенсаторами I ОКМ первого, второго либо третьего порядков. Остаточный шум недокомпен-сации определяется выражением (16).

В четвертом разделе с помощью современных программных средств проведен анализ работоспособности разработанных алгоритмов ОКМ и ¡.

получение основных технических характеристик. I

Для компенсаторов ОКМ первого, второго, четвертого и восьмого поряд- 1

ков, реализованных на основе блоков памяти во временной области с помощью билинейного преобразования получены амплитудно- частотные и фазо-частотные характеристики (рисунки 5 и 6). Компенсаторы ОКМ вносят допол- 1

нительные амплитудно-частотные и фазо-частотные искажения, которые опре- ,

деляются величиной коэффициента передачи аттенюатора ВОС. С увеличением коэффициента передачи АЧИ и ФЧИ уменьшаются.

Н(/н)

О 01 0 2 0.3 0.4 0.5 0.0 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 Рисунок 5- Амплитудно - частотная характеристика ОКМ-1

Рисунок 6-Фазо - частотная характеристика ОКМ-1 Для устранения дополнительных искажений разработан цифровой корректор, имеющий передаточную характеристику

Н(г) =

1 М"1 1 1 м-' 1

(45)

где М - порядок компенсатора ОКМ;

С - коэффициент передачи аттенюатора компенсатора ОКМ; К - коэффициент передачи взаимно-обратной структуры корректора; 0,982К<1.

Каскадное соединение компенсатора и корректора ОКМ представляет собой высокодобротный ФВЧ (рисунок 7).

-25-

О 0.1 О2 0.3 04 05 06 0.7 08 0.9 1.0 1.1 1.2 Рисунок 7- Амплитудмо - частотная характеристика компенсатора-корректора ОКМ-1

Проведен анализ процесса сходимости компенсатора ОКМ в случае наличия принимаемого сигнала и его отсутствии. Полученные результаты одинаковы, что свидетельствует о работоспособности алгоритмов ОКМ и правильно- i ста полученных ранее теоретических выкладок.

Проведен детальный анализ работоспособности компенсаторов ОКМ, реализованных в частотной области. При реализации алгоритмов ОКМ в области действительной переменной параллельно работают два компенсатора: амплитудный и фазовый.

Показана структура этих компенсаторов и алгоритм их работы.

Для различных коэффициентов передачи аттенюатора с помощью MathCad - 2000 рассчитаны кривые сходимости работы компенсаторов ОКМ - 2 и ОКМ-4. Экспериментально показано, что скорость сходимости компенсаторов ,

ОКМ-2 выше аналогичного параметра компенсатора ОКМ-4, что согласуется с теоретическими исследованиями. Проведены сравнительные испытания компенсаторов ОКМ-2 и ОКМ-4 по величине остаточного шума при изменении амплитуды мешающего сигнала. По этому параметру компенсатор ОКМ-2 имеет также преимущества. Произведен расчет остаточного шума компенсато- 1

ров ОКМ-2 и ОКМ-4 при изменении объема выборки N. Показано, что объем выборки должен быть не менее 128 (рисунки 8 и 9). )

Проведен анализ использования компенсаторов ОКМ при совместной работе аналоговых и цифровых систем связи в двух- кабельном и однокабельном , режиме работы. Компенсаторы ОКМ позволяют скомпенсировать дополни- 1 тельную помеху на входе приемников АСП, что равносильно увеличению переходного затухания кабелей связей на ближнем конце.

В случае использования двухкабельного режима работы и параллельной работе АСП и ЦСП, выигрыш в увеличении защищенности аналоговых систем будет равен

M^^-^+lOlgS-lOlgp^,, (46)

где \ - защищенность кабеля на ближнем конце; i

РЬш, - мощность шума недокомпенсации, определяемая выражением (16).

-26-

При параллельной работе АСП и ДСП по одному кабелю величина выигрыша будет равна (для АСП)

ДАоЛСП = 101ё(10одр- + 10одр—) - Рхокш , (47)

гДе Рюш = РперЦСП ~ А0;

Рпои2 = РмрАСП ~ А„ 1

Рюш ~ уровень нескомпенсированного сигнала компенсаторов ОКМ. Проведен сравнительный анализ структуры построения серийно выпускаемого оборудования УIII -60 в сочетании с \VATSON-3 и \VATSON-4 и аналогичного оборуюдования на основе построения компенсаторов ОКМ. Показано, что при использовании алгоритмов ОКМ оборудование систем связи упрощается при одновременном улучшении качественных характеристик. РмкВт

06 - ---- - -------- -

о 5 10 15 20

Рисунок 8-Кривые сходимости эхо-компенсатора второго порядка при различных коэффициентах передачи аттенюатора

V М 4

М!у - 'V

0п

6п 7п

8п

9п 10п

Рисунок 9- Кривые сходимости эхо-компенсатора четвертого порядка при различных коэффициентах передачи аттенюатора

В пятом разделе приведены результаты лабораторных и линейных испытаний устройства разделения сигналов двух направлений УРНПП, которое использовано в серийно выпускаемом УПС-2.4ТФД и оборудовании XDSL выполненного по авторскому свидетельству /28/.

Было показано, что структура используемого УРНПП универсальна и перестройка из одного режима работы в другой осуществляется изменением частоты тактирования. Структура подобного УРНПП позволяет работать с длинной импульсной реакцией эхо-тракта. Количество отчетов импульсной реакции эхо-тракта в испытаниях была равна 1024.

Устройство разделения сигналов двух направлений в УПС-2.4ТФД и оборудовании XDSL использует зеркально-симметричные структуры на основе блоков памяти. Отличительной особенностью такого УРНПП является полное отсутствие операций умножения и замена их на одну операцию вычитания и одну операцию суммирования.

В результате лабораторных испытаний эхо-компенсатора первого порядка была измерена величина мощности недокомпенсации эхо-сигналов. Экспериментально установлено, что измеренная величина нескомпенсированного эхо-сигнала и рассчитанная теоретически отличаются между собой на (2-г5)%.

Были приведены результаты линейных испытаний УРНПП в составе серийно выпускаемого оборудования XDSL и сделано сравнение с характеристиками оборудования XDSL, использующим в своей работе известные алгоритмы эхо-компенсации. В результате линейных испытаний установлено, что разработанный УРНПП совместно с кодером/декодерам ЗВ2Т-ОБС имеет преимущества перед известными алгоритмами эхо-компенсации. Отличительной особенностью и преимуществом разработанного УРНПП является уменьшение величины нескомпенсированного эхо-сигнала, не критичность к корреляционным связям двух направлений передачи и простота реализации.

Результаты исследований были использованы для создания высокоэффективных дуплексных устройств преобразования сигналов, работающих по аналоговым и цифровым каналам и стандартным трактам El. При этом удалось создать устройства разделения сигналов передачи и приема не критичных к корреляционным связям сигналов двух направлений и улучшить качественные характеристики раннее используемых методов от 2 до 5 раз.

Основные результаты исследований В настоящей работе на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований решена актуальная научно-техническая проблема разработки, создания и исследования относительных компенсационных методов для организации двусторонней одновременной передачи сигналов. Решение этой проблемы было осуществлено созданием высокоэффективных дуплексных устройств преобразования сигналов для работы по аналоговым каналам тональной частоты (УПС-0.3ТФ, УПС-2.4 ТФД ) и симметричным кабелям в оборудовании XDSL.

В диссертации получены следующие основные научные и практические

результаты

1.Развита теория построения адаптивных эхо-компенсаторов на основе использования свойств относительности среды распространения. Получены

обобщенные математические модели построения компенсаторов на основе относительных компенсационных методов как теоретической основе для разработки новых методов разделения сигналов двух направлений и компенсации мешающих влияний. Это позволило произвести поиск новых путей построения эхо-компенсаторов, инвариантных к корреляционным связям сигналов двух направлений.

2.Предложен и развит новый подход к построению адаптивных эхо-компенсаторов, работа которых основана на сопоставлении амплитудных и фазовых спектров сигналов передачи и эхо-сигналов, что позволило синтезировать алгоритмы функционирования во временной и частотной областях обработки сигналов, разработать структуры самих компенсаторов и элементов управления, оценить их устойчивость и основные технические характеристики работы: величину нескомпенсированного эхо-сигнала и количество требуемых итераций. Для компенсаторов первого, второго и третьего порядков найдены основные законы их функционирования: равенство Ъ изображений сигналов передачи и эхо-сигналов - для компенсатора ОКМ-1, равенство отношения отношений Ъ изображений сигналов передачи и эхо-сигналов - для компенсатора ОКМ- 2 и равенство квадрата Ъ изображений передаточной характеристики второго управляющего четырехполюсника произведению Ъ изображений передаточных характеристик первого и третьего управляющих четырехполюсников - для компенсатора ОКМ-3.

3.Синтезированы зеркально-симметричные структуры на основе блоков памяти, позволяющие разработать адаптивные эхо-компенсаторы различных порядков с минимальным количеством операций умножения. Найдены расчетные соотношения, позволяющие оценить величину шума недокомпенсации и определить интервал адаптации. Разработана структура компенсаторов ОКМ на основе блоков памяти для протяженных каналов. Приведены варианты технической реализации подобных адаптивных эхо-компенсаторов.

4.Разработан и детально исследован алгоритм совместной работы адаптивных эхо-компенсаторов ОКМ и метода наименьших квадратов, который минимизирует амплитудно-частотные и фазо-частотные искажения сигналов приема и представляет собой замкнутую следящую систему. Найден механизм формирования управляющего сигнала для аттенюатора во взаимно-обратной структуре и рассчитаны кривые сходимости.

5.Разработан и детально исследован алгоритм разделения сигналов двух направлений с одновременной коррекцией параметров канала связи, использующий нелинейную обработку сигналов в двух каналах. Разработанный алгоритм основан на гомоморфной обработке сигналов и позволяет с единых позиций закона относительности сформировать два независимых направления передачи и приема с одновременной коррекцией параметров тракта приема и использует стандартные процедуры работы относительных компенсационных методов.

6.Разработана и исследована дуплексная система связи при использовании прямых структур и противоположных сигнальных функций. Показано, что при увеличении скорости информационного сигнала в два раза наблюдается увеличение вероятности ошибочного приема так же в два раза. Синтезирован и детально исследован компенсатор двоичных сигналов, дуплексный цифровой не-

обслуживаемый регенератор, дуплексный усилитель аналоговых сигналов. Найден закон суммирования вероятностей ошибочного приема в дуплексном цифровом линейном тракте. Разработан и исследован алгоритм нелинейной коррекции параметров канала связи, который назван относительным методом компенсации (ОМК). Корректоры ОМК повторяют структуру компенсаторов сигналов встречного направления, что, в конечном итоге, позволяет выпускать стандартное оборудование. Предложен и исследован метод коррекции фазо-частотных искажений, основанный на приеме рабочих сигналов и их инверсии, показано существенное упрощение коррекции ФЧИ.

7.0сновные результаты теоретических и практических исследований, полученных в работе, легли в основу технического проектирования устройств разделения сигналов двух направлений, реализованных в высокоэффективных устройствах преобразования сигналов УПС-0.3 ТФ и УПС-2.4ТФД, и оборудовании XDSL, а также корректора амплитудно-частотных искажений на основе относительного метода коррекции, реализованного в оборудовании XDSL.

Таким образом, в диссертационной работе изложено научно-техническое обоснование решения важной народнохозяйственной проблемы разработки и исследования методов организации одновременной двусторонней передачи сигналов в аналоговых и цифровых каналах и трактах. Это позволило решить вопросы построения адаптивных эхо-компенсаторов, инвариантных к корреляционным связям сигналов двух направлений и обеспечить выпуск необходимой продукции в различных отраслях народного хозяйства и оборонного комплекса страны.

Основные работы соискателя по теме диссертации

1. Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В., Заславский К.Е. Двусторонние системы электросвязи. Рукопись книги депонирована ВИНИТИ

№8.1992 г.-400 с.

2. Малинкин В.Б. Об одном методе дуплексной передачи цифровой информации. Радиотехника. № 4. 1984. - С. 37-41.

3. Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В. Адаптивное устройство разделения направлений передачи для систем передачи данных // Техника средств связи, серия ТПС, выпуск 4,1988.С.77-83

4. Малинкин В.Б., Бурейшин Ю.Г., Фрицлер П.Г., Шувалов В.П. Универсальный модем с детектором качества сигналов. Статья депонирована в ЦНТИ Ин-формсвязь, 1984 г., № 462.

5. Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В. Расчет и реализация оптимального частотного модулятора / Сборник научных трудов уч. институтов связи Л./ изд. ЛЭ-ИС, 1985 г.-С. 120-126.

6. Малинкин В.Б., Кулеша О.П., Попов Г.Н., Хазанов Г.Л. Обоснование длины регенерационного участка для аппаратуры LA-54S на кабеле ЗКП/В. Сб. «Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций». - Владивосток, 1998.-С. 103-108.

7. Малинкин В.Б., Резван И.И. Анализ состояния сотовых радиосистем в России и за рубежом. В сб.: «Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций». - Владивосток, 1998. - С. 127-133.

8. Малинкин В.Б. Синтез и анализ управляемых цифровых фильтров. В сб.: «Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций». - Хабаровск, 1999. С. 163-165.

9. Malinkin V. Вог. An Application of the Relative Compensatory Method in Adaptive Filters. 1999 High Power Microwave Electronics: Measurements, Identification, Applications. MIA - ME'99, September 21 -23,1999, Novosibirsk, Russia. Ю.Малинкин В.Б., Кураш Е.Ф., Костина О.Б. Разработка и анализ работы универсальных разделителей сигналов двух направлений. В сб.: Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций. - Омск, 2000. - С. 144 -148.

11.Малинкин В.Б. Использование относительных компенсационных методов в новых технологиях DSL. В сб.: Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций. - Омск, 2000. - С. 88 -93.

12.Малинкин В.Б. Синтез и анализ корректоров межсимвольных искажений на основе относительного метода коррекции. В сб.: Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций. - Омск, 2000. - С. 101-106.

13.Малинкин В.Б. Разработка и анализ нелинейных алгоритмов разделения сигналов на основе закона относительности / Труды междунар. конференции Актуальные проблемы электронного приборастроения АПЭП -2000. Том 2. - С. 187-191.

14.Малинкин В.Б., Левин Д.Н., Арендаренко А.А. Борьба с явлением электрического эха в радиосети стандарта GSM. В Сб.: Инфокоммуникации Сибири и Дальнего Востока. Проблемы и перспективы. - Иркутск, 2001. - С. 74-78.

15.Малинкин В.Б., Левин Д.Н., Арендаренко А.А. Синтез и анализ относительного метода коррекции. В сб.: Перспективы развития современных средств и систем телекоммуникаций. - Омск, 2001. - С. 54-60.

16.Малинкин В.Б., Левин Д.Н. Разработка и исследование работы эхо-компенсатора на основе свойств относительности канала связи. В сб.: Перспективы развития современных средств и систем телекоммуникаций. - Омск, 2001. - С. 49-54.

17.Malinkin V.B., Levin D.N., Arendarenko А.А. Synthesis and analysis architecture and operation of echo-compensator based on channel relative characteristics. -Microwave Electronics: Measurements, Identification, Applications ME MIA' 2001 PP 186-190.

18.Malinkin V.B., Levin D.N., Arendarenko A.A. Method of two direction signals division operating on nonlinear communication channels - Microwave Electronics: Measurements, Identification, Applications ME MIA' 2001 PP 197-201.

19.AC № 1515375 Устройство дуплексной передачи и приема сигналов / Малинкин В. Б. опубл. в БИ № 38 15.10.89 г.

20. АС № 1195463 Адаптивное устройство для дуплексной передачи цифровой информации / Малинкин В.Б., Порохов О.Н. опубл. в БИ № 44 30.11.85 г.

21.АС № 1598192 Адаптивное устройство для дуплексной передачи цифровой информации / Малинкин В.Б. опубл. в БИ № 37 07.10.90 г.

22.АС № 1133675 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В. опубл. в БИ №1 07.01.95 г.

23.АС № 1223373 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В. опубл. в БИ '№ 13 07.04.86 г.

24.АС № 1072286 Адаптивное устройство для дуплексной передачи данных / Малинкин В.Б., Деревяшкин В.М. опубл. в БИ № 5 07.02.84 г.

25. АС № 1540008 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б. опубл. в БИ № 4 30.01.90 г.

26.АС № 1485420 Приемопередатчик дуплексной системы связи / Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В., Деревяшкин В.М., Треногин Н.Г. опубл. в БИ № 21 07.06.89 г.

27.АС № 1483647 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В. опубл. в БИ № 20 30.05.89 г.

28.АС № 1111259 Адаптивное дуплексное устройство для передачи и приема фазоманинулированных сигналов / Малинкин В.Б. опубл. в БИ №32 30.08.84 г.

29.АС № 1256238 Адаптивное дуплексное устройство для передачи и приема фазоманинулированных сигналов / Малинкин В.Б., Бобровский A.B., Круглое О.В., Лебедянцев В.В., Федоров Ю.Н., Шувалов В.П. опубл. в БИ № 33 07.09.86 г.

30.АС № 1332542 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В., Круглов О.В., Шувалов В.П., Редина Т.И. опубл. в БИ № 31 23.08.87 г.

31.АС № 1626393 Устройство для разделения речевых сигналов / Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В., Ривлин М.Д., Рубайлов А.Н. опубл. в БИ № 5 07.02.91 г.

32.АС № 1570001 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б., Лебедянцев В. В., Бондин C.B. опубл. в БИ№21 07.06.90 г.

33.Патент РФ № 1555889 Адаптивное устройство для дуплексной передачи цифровой информации / Малинкин В.Б. опубл. в БИ

№13 07.04.90 г.

34.Патент РФ № 1838894 Приемник многочастотных сигналов / Малинкин В.Б., Кожевников Д.В., Попов Г.Н., Руин В.Н. опубл. в БИ № 32 30.08.83 г.

35.Патент РФ № 2038702 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б. опубл. в БИ № 18 27.06.95 г.

36.Патент РФ № 1598192 Адаптивное устройство для дуплексной передачи цифровой информации / Малинкин В.Б. опубл. в БИ № 37 07.10.90 г.

37.Патент РФ № 2039415 Устройство для разделения направлений передачи и приема в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б., Кряжев В.А., Окороков И.В. опубл. в БИ № 19 09.07.95 г.

38.АС № 1734220 Устройство для разделения направлений передачи и приема в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В., Бондин C.B., Юрченко A.A., Бучко A.A., Кондратов А.Я., Рубайлов А.Н., Ривлин М.Д. опубл.вБИ№ 13 15.05.92 г.

39.АС № 1672575 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б. опубл. в БИ № 31 23.08.91 г.

40.АС № 1658393 Устройство для разделения сигналов двух направлений / Малинкин В.Б., Пустинский Б.И. опубл. в БИ № 23 23.06.91 г.

41.АС № 1566499 Устройство для передачи и приема цифровых сигналов / Малинкин В.Б., Кожевников Д.В., Попов Г.Н. опубл. в БИ № 19 23.05.90 г.

42.АС № 1192161 Устройство для передачи и приема фазоманинулированных сигналов / Малинкин В.Б., Чентаев Б.С. опубл. в БИ № 42 15.11.85 г.

43.АС № 1390803 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В. опубл. в БИ № 15 23.04.88 г.

44.АС № 1485423 Адаптивное дуплексное устройство для передачи данных /Малинкин В.Б., Трофимов В.К., Лебедянцев В.В. опубл. в БИ № 21 07.06.89 г.

45.АС № 1030991 Цифровой частотный демодулятор. Малинкин В.Б., Бурей-шин Ю.Г., Фрицлер П.Г., Шувалов В.П. опубл. в БИ

№ 27. 23.07.83г.

46.Патент РФ № 2064223 Приемник многочастотных сигналов / Малинкин В.Б., Кожевников Д.В., Попов Г.Н., Руин В.Н. опубл. в БИ № 20 20.07.96 г.

47.Патент РФ № 2039414 Устройство для формирования частотно-модулированного сигнала // Малинкин В.Б, опубл. в БИ № 19 09.07.95 г.

48.Патент РФ по заявке № 4950200/09 от 26.06.91. Цифровой частотный демодулятор / Малинкин В.Б. Пол. решение 06.11.91.

49.Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В. Оптимизация устройства разделения для дуплексного канала методом единого генератора // Материалы Всесоюзной НТК по повышению качества функционирования и надежности информационных сетей и их элементов НИСЭ - 85. - Новосибирск, 1985. - С. 297-299.

50.Малинкин В.Б., Федоров Ю.Н. Об одном методе компенсации эхо-сигналов в дуплексных системах связи НИСЭ - 85. -Новосибирск, 1985. - С. 302-304.

51.Малинкин В.Б., Порохов О.Н. Цифровые системы передачи в сетях ВЦКП // Материалы московской НТК молодых ученых и специалистов «Управление -82», 1982 г. - С. 47-51.

52.Малинкин В.Б. Адаптивное дуплексное устройство для передачи информации по каналам связи // Тезисы доклада, Всесоюзная НТК «Проблемы развития космической связи». - Калуга, 1983. - С. 64-65.

53.Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В. Об одном методе организации дуплексной передачи данных // Материалы Всесоюзного совещания «Проблемы и перспективы передачи телеобработки данных»,- Кишинев, 1983.-С. 16-17.

54.Малинкин В.Б. Организация высокоскоростного дуплексного режима работы на основе относительного компенсационного метода // Материалы Российской научно-технической конференции «Информатика и проблемы телекоммуникаций». -Новосибирск, 1994. - С. 67.

55.Малинкин В.Б. Организация двустороннего двухпроводного цифрового линейного тракта на сельских телефонных сетях // Материалы международной научно-технической конференции Новосибирск «Проблемы функционирования информационных сетей». ПФИС - 1991 г. Том 2. - С. 201-208.

56.Малинкин В.Б., Гусев А.Б. Организация выссггш^^^^ дуплексного цифрового линейного тракта // Материа/ьУ^^^щ^ц^ной конференции

I СПетербург ? 09 300 ■■»

«Обработка сигналов в системах двусторонней телефонной связи». - Москва, Новосибирск, 1995. - С. 192-194.

57.Малинкин В.Б., Окороков И.В., Попов Г.Н. Особенности построения цифрового линейного тракта на скорость 512 Кбит/с // Материалы Российской научно-технической конференции, посвященной Дню радио. - Новосибирск, 1995. -С. 192-194.

58.Малинкин В.Б., Лебедянцев В.В., Деревяшкин В.М. Адаптивный метод передачи данных по кабельным линиям ГТС // Материалы всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы развития ЦСП городских и сельских сетей связи на основе электрических и оптических кабелей». - М.: Радио и Связь, 1987.-С. 24-26.

59.Малинкин В.Б., Попов Г.Н. Исследование путей построения двухпроводных цифровых линейных трактов // Материалы XXVII научной сессии. - Новосибирск, 1992. - С. 81 -82.

60.Малинкин В.Б. Использование алгоритмов нелинейной обработки в корректорах сигналов / Российская НТК. - Новосибирск, 2ООО. - С. 168.

61.Малинкин В.Б. Новые технологии VDSL в создании высокоскоростных дуплексных цифровых линейных трактов / Российская НТК. - Новосибирск, 2000. -С. 168-169.

Малинкин Виталий Борисович

Подписано в печать 7.04.03, формат бумаги 62x84/16, отпечатано на ризографе, шрифт №10, изд. л. 2,8, заказ № 50, тираж 100 .СибГУТИ 630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86.

9^7 Р -9 44 7

i

i

Введение

1. Двусторонняя связь - современное состояние и перспективы развития.

1.1 Постановка задачи.

1.2 Анализ существующих методов адаптивной фильтрации.

1.2.1 Временная область обработки

1.2.2 Частотная область обработки

1.3 Разработка алгоритмов разделения сигналов, инвариантных к корреляционным связям сигналов передачи и приема

1.3.1 Частотная область обработки

1.3.2 Временная область обработки

1.4 Исследование процесса сходимости компенсатора ОКМ первого порядка

Выводы по первому разделу диссертации

2. Синтез и анализ управляемых цифровых фильтров.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Анализ эффективности работы компенсаторов ОКМ различных порядков на основе использования блоков памяти

2.3 Анализ эффективности работы компенсаторов ОКМ первого и второго порядков

2.3.1 Частотная область обработки

2.4 Анализ эффективности работы компенсатора ОКМ третьего порядка

2.4.1 Частотная область обработки

2.5 Свойства относительного компенсационного метода в сочетании с методом наименьших квадратов

2.5.1 Временная область обработки

2.5.2 Частотная область обработки

2.6 Разработка и анализ нелинейных алгоритмов ОКМ в частотной области обработки

Выводы по второму разделу диссертации

3. Использование относительного компенсационного метода при построении дуплексных систем связи

3.1 Постановка задачи

3.2 Синтез дуплексных цифровых систем передачи на основе использования относительного компенсационного метода

3.3 Синтез дуплексных цифровых регенераторов и анализ их работы

3.4 Разработка и анализ адаптивного дуплексного усилителя сигналов

3.5 Синтез и анализ дуплексного УПС для работы по частотно-ограниченым каналам

Выводы по третьему разделу диссертации

4. Экспериментальное исследование относительных компенсационных методов и варианты технической реализации

4.1 Постановка задачи

4.2 Экспериментальное исследование основных характеристик относительных компенсационных методов

4.2.1 Временная область обработки

4.2.2 Частотная область обработки

4.3 Использование относительных компенсационных методов в новых технологиях DSL

4.3.1 Односторонняя совместная работа АСП и ЦСП при двухкабельном режиме работы

4.3.2 Совместная работа АСП и ЦСП при одностороннем однокабельном режиме работы

4.3.3 Совместная работа ЦСП и АСП при двухстороннем (дуплексном) режиме работы

Выводы по четвертому разделу диссертации

5. Разработка и исследование оборудования дуплексной связи, построенной на основе использования зеркально-симметричных структур с блоками памяти

Основные результаты исследований

Список используемых источников

Акты об использовании результатов диссертационной работы

В связи с широким внедрением оптоволоконных кабелей связи и цифровых высокоскоростных систем связи встала задача доведения «цифры в каждый дом». Интерес к данной задаче резко возрос в конце 80-х - в начале 90-х годов, когда стало ясно, что услуги аналоговой Сети связи перестали удовлетворять пользователей. С приходом высокоскоростных магистральных систем связи и цифровых коммутационных станций появилась возможность постепенно предоставлять новые услуги связи. В этой связи, «последняя миля» стала сдерживающим фактором в развитии услуг связи.

Наиболее предпочтительным и экономически оправданным способом увеличением емкости распределительной сети является организация дуплексного режима работы по двухпроводному каналу связи. Однако, работа такого метода осложнена наличием эхо -сигналов.

В работах /1-5, 7-24, 27-36, 47, 48/ предлагаются методы борьбы с эхо - сигналами, которые сводятся к выборке в специальном четырехполюснике копии эхо - сигналов и, в дальнейшем, вычитании их из суммарного принимаемого и эхо - сигнала.

Метод борьбы с эхо - сигналами в литературе получил название компенсационного метода организации дуплексной связи. Вопросы, связанные с использованием адаптивной эхо - компенсации в устройствах связи неоднократно рассматривались МККТТ и получили свое развитие в соответствующих рекомендациях /39/.

На основе использования компенсационного метода работают все современные технологии xDSL.

Первой из xDSL является технология U-интерфейса ISDN, обеспечивающая дуплексную передачу со скоростью 160 кбит/с по одной витой паре. Эта технология широко распространена и, кроме сетей ISDN, применяется для создания оборудования уплотнения абонентских линий и модемов на малую длину регенерационного участка.

Следующей технологией является высокоскоростная цифровая абонентская линия HDSL (High-rate Digital Subscriber Line). Технология HDSL обеспечивает дуплексный обмен на скорости 2048 кбит/с. Для передачи используются две или три кабельные линии. Дальнейшим развитием технологии HDSL явилось появление технологии симметричной высокоскоростной цифровой абонентской линии, работающей по одной паре SDSL(Single Pair Symmetrical Digital Subscriber Line). В последние годы разработаны технологии ADSL и VDSL. Технология асимметричной цифровой абонентской линии ADSL (Asymmetric DSL) обеспечивает передачу свыше 8 мбит/с в направлении от станционного комплекта к абонентскому комплекту и 1 мбит/с в обратном направлении и обещает быть весьма перспективной для доступа к сети Интернет. Однако для систем цифровой связи такая технология вряд ли найдет широкое)7 применение, так как здесь необходима симметричная дуплексная связь.

Технология VDSL (Very High-bit-rate DSL) пока еще не вышла из стен лабораторий, однако ряд производителей заявил о готовящемся выпуске подобного оборудования в 1999 году.

Перечисленные выше технологии первоначально рассматривались как технологии абонентского доступа и предназначались, в первую очередь, для уплотнения абонентских линий, проложенных от станции до месторасположения абонентов. Однако применение xDSL много шире.

В странах Америки компании-производители добились максимального объема поставок оборудования xDSL для межстанционной связи со скоростью передачи 1,5 мбит/с по американскому стандарту Т1. В Европе фирмы-производители используют технологии xDSL для организации новых трактов по Европейскому стандарту Е1 (функциональный аналог Т1).

Во всех технологиях xDSL используется адаптивная эхо-компенсация. Параметры адаптивной эхо-компенсации определяются длиной абонентской линии на городских телефонных сетях России. Средняя длина абонентской линии составляет 1280 м, а максимально возможная длина не превышает 5 км. По данным зарубежных изданий Европы, 60% длин укладывается в 6 км, а 95% -в 12 км., поэтому базовая дальность всех систем HDSL не превышает 5 км при диаметре жил абонентской линии (0,4 - 0,5 мм). Так как абонентская линия в подавляющем большинстве составлена из линий разного сечения, то HDSL должна быть работоспособной для линий самых сложных топологий. Помимо этого, технология HDSL должна сосуществовать с аналоговыми системами, работающими по соседним парам, даже с обычным аналоговым телефоном.

Оборудование HDSL является адаптивным и учитывает особенности каждой подключаемой линии, такие как: затухание линии; нелинейность ФЧХ; перекрестные наводки; радиочастотная интерференция; групповое время распространения. Помимо перечисленных особенностей работы HDSL, необходимо, чтобы предлагаемые алгоритмы были реализованы в реальном масштабе времени. Последняя особенность построения оборудования HDSL требует об-/v работки сигналов в частотной области. К большому сожалению, не все перечисленные особенности работы оборудования HDSL учитываются должным образом. Результатом этого является большая критичность известных образцов xDSL к подключаемым абонентским линиям, большой уровень шумов. Помимо этого, реализовать технологии HDSL на скорости передачи вплоть до 51 мбит/с практически невозможно из-за нереализуемости на современном этапе таких алгоритмов в реальном масштабе времени.

Качество работы оборудования HDSL зависит от двух составляющих: качества работы адаптивной эхо-компенсации и используемого вида модуляции, ф В адаптивной эхо - компенсации при больших скоростях обработки сигналов предпочтительно использовать частотную обработку. Для сходимости в известных алгоритмах и для поддержания их рабочих параметров необходимо, чтобы передаваемые и принимаемые сигналы были некоррелированы. В случаелаже частичной корреляции двух линейных сигналов адаптивный фильтр начинает, компенсировать принимаемые сигналы, делая тем самым невозможной работу в дуплексном режиме. Для исключения данного недостатка используются различные полиномы скремблеров на передаче и приеме. Помимо этого, приходится существенно уменьшать длину регенерационного участка.

В качестве линейного кода используется кодирование 2B1Q (2 т binary - 1 quaternary), либо CAP (Carrierless Amplitude and Phase

Modulation). Первый вид модуляции используется для организации дуплексного обмена на сравнительно коротких длинах регенерационного участка. Это объясняется тем, что максимум энергетического спектра у кода 2B1Q наблюдается на частоте f/4, где f - максимальная тактовая частота группового двоичного потока. Тем не менее, данный вид модуляции используется в ряде оборудования f HDSL, в частности WAJSON2.

Второй вид модуляции имеет две модификации: САР-64 и САР-128 - соответственно 64-позиционная и 128-позиционная амплитудно-фазовая модуляция. Особенностью САР-64 и САР-128 является то, что максимум энергетического спектра лежит на f/8. Из-за сравнительно низкой линейной скорости передаваемых и

• принимаемых сигналов (всего 128 кбит/с) и малой ширины энергетического спектра линейного сигнала влияние систем HDSL на соседние пары невелико. Однако принципиально устранить влияние оборудования HDSL на другие параллельно работающие системы не удается.

Большой вклад в решение проблемы адаптивной эхо - компенсации внесли работы: Курицына С.А., Заславского К.Е., Снегова А.Д., Цыпкина Я.З., Стратановича Р.Л., Тихонова В.И., а также зарубежных авторов: Сондхи М.И., Беркли Д.А., Голденберга Н.Р., Бос-телмана Г. и многих других.

Однако, полученные результаты не получили должного распространения на практике. Одна из причин этого заключается в том, что использованные критерии оптимальности не учитывали, в полной мере, реальные условия передачи и приема сигналов. В частности, не учтены корреляционные связи сигналов двух направлений, следствием этого является компенсация принимаемого сигнала совместно с эхо - сигналом.

Алгоритмы, основанные на использовании компенсационного метода, требуют осуществления опера^й ^в^ртки, которые сложны, а устройства, их реализующие, характеризуются большим уровнем некомпенсированного эхо - сигнала. Не решены вопросы уменьшения уровня сигналов недокомпенсации в адаптивных эхо -компенсаторах при наличие принимаемого сигнала и шума, поступающего из канала связи. Не исследованы важные вопросы, связанные с нахождением более простых алгоритмов реализации адаптивной эхо - компенсации, в частности на основе использования гомоморфной обработки. { Вторая причина заключается в том, что известные алгоритмы адаптивной эхо - компенсации получены в неконструктивной форме, малопригодной для практического использования.

Наконец, третья причина заключается в отсутствии вопросов компенсации амплитудно - частотных и фазо - частотных искажений на основе использования свойств самого канала связи.

Цель работы Целью настоящей работы является разработка и анализ относительных компенсационных методов в системах связи с одновременной двусторонней передачей сигналов.

Для этого:

• проведен анализ методов построения компенсаторов во временной и в частотной областях на основе использования адаптивных алгоритмов Винера - Хопфа и адаптивных алгоритмов Калмана. Помимо этого, сделан анализ работы перечисленных выше алгоритмов на основе использования блоков памяти, выявлены их преимущества и недостатки;

• синтезирован относительный компенсационный метод первого, второго и третьего порядков, при его реализации в частотной области обработки. Найдены оценки скорости сходимости компенсаторов первого, второго и третьего порядков и верхние оценки величины шума недокомпенсации.

• синтезирован относительный компенсационный метод первого и второго порядков при его реализации во временной области обработки. Найдены оценки скорости сходимости компенсаторов первого и второго порядков и верхние оценки величины шума недокомпенсации.

• разработан и детально исследован относительный компенсационный методла основе использования блоков памяти. Найдены верхние"оценки величины собственного шума и кривые сходимости процесса настройки.

• для линейных эхо - трактов на основе использования нелинейной обработки и относительного компенсационного метода разработан алгоритм разделения двух направлений, позволяющий с общих^ГюзицйиТюведения эхо - тракта~скомпенсировать сигналы встречного направления передачи и межсимвольные искажения канала связи; определены качественные параметры данного подхода;

• разработан и исследован новый подход к использованию метода наименьших квадратов в сочетании с относительным компенса- I ционным методом; определены качественные характеристики данного алгоритма и кривые сходимости процесса настройки;

• разработан и исследован относительный jyierofl коррекции лара^ MeTpoBj<aHanaCBg3n; определены основные качественные параметры и кривые сходимости;

• методом математического моделирования с использованием современных программных средств исследовано поведение разработанных компенсаторов во временной и частотной областях обработки; показана идентичность полученных результатов и теоретических исследований;

• разработаны и исследованы параметры технологии DSL на основе использования предложенных алгоритмов разделения сигналов двух направлений, позволяющих строить подобные системы с увеличенной длиной регенерационного участка и увеличенной скоростью "передачи по сравнению с известными алгоритмами разделения сигналов.

Методы исследования В диссертационной работе использован математический аппарат линейной алгебры, теории функций комплексной переменной, теории матриц, вычислительной математики и теории вероятностей.

Экспериментальное исследование предложенного относительного компенсационного метода для одновременной двусторонней передачи сигналов и отдельных ее узлов проводилось при помощи моделирования на ЭВМ.

Научная новизна В диссертационной работе получены следующие научные результаты:

• для линейных каналов связи разработан и детально исследован относительный компенсационный метод с обработкой сигнала во временной и частотной областях; определены основные качественные характеристики ОКМ; сделано сравнение различных вариантов построения компенсаторов и найдена""" оптимальная структура; ~ i

• разработан и исследован относительный компенсационный метод на основе использования блоков памяти и найдены основные технические характеристики;

• разработан и исследован универсальный алгоритм относительного компенсационного метода, позволяющий для линейных каналов связи организовать дуплексный обмен сигналами с одновременной коррекцией межсимвольных искажений для сигналов приема, и найдены основные технические характеристики;

• разработан и исследован относительный метод коррекции, позволяющий ском пеней ровать межеи м во л ьные^искажен ия на основе использования сёШСтв"^тносительности канала связи и , найдены основные технические характеристики;

• разработаны и исследованы структурные схемы разделдгелeiL сигналов двух направлений для оконечных и промежуточных пунктов; найден закон суммирования вероятности ошибки в подобном дуплексном цифровом линейном тракте;

Практическая ценность. Разработанные относительные компенсационные методы, реализованные во временной и частотной области обработки позволяют создать сеть абонентского доступа на основе использования технологий HDSL, а особенно VDSL.

Использование компенсаторов на основе относительного компенсационного метода позволяет существующие цифровые системы перевести с четырехпроводного режима работы на двухпро-водный режим работы.

Разработанный относительный метод коррекции параметров канала связи позволяет более просто выполнять коррекцию межсимвольных искажений по сравнению с известными алгоритмами, при тех же технических характеристиках.

Разработанные технические решения относительного компенсационного метода позволяют существенно увеличить длину регенерационного участка в технологии HDSL, а особенно в технологии VDSL и тем самым обеспечить два независимых направления передачи и приема на сети абонентского доступа.

Реализация результатов. Проведенные исследования являются составной частью ряда НИР по созданию высокоэффективных устройств преобразования сигналов (УПС) с цифровой обработкой сигналов, выполняемых с 1980 по 2001 годы на кафедрах передачи дискретных сообщений и метрологии, многоканальной электросвязи, высшей математики Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики, а также на других предприятиях совместно с НЭИС - СибГАТИ - СибГУТИ при непосредственном участии автора. Основные результаты работы (синтез и анализ относительного компенсационного метода для систем одновременной двусторонней передачи символов; разработка технических решений компенсаторов, защищенных авторскими свидетельствами и патентами РФ; синтез и анализ относительного метода коррекции; разработка высокоэффективных дуплексных устройств преобразования сигналов; разработка высокоэффективных алгоритмов технологии VDSL) представлены в научно-технических отчетах о НИР в ЛНПО «Красная заря», СКВ Рязанского радиозавода, КБ «Кабель». В ОКР, выполненной в СКБ Рязанского радиозавода и КБ «Кабель», использован компенсатор относительного компенсационного метода, реализованный во временной области. В НИР, проводимой в компании Новосибирские сотовые системы (НСС-450) и Сибирские сотовые системы-900 использованы алгоритмы работы разделителей сигналов двух направлений, алгоритм построения сети и алгоритмы функционирования оконечных устройств.

В серийно выпускаемых УПС-О.ЗТФ, УПС-2.4ТФД, и оборудовании XDSL использованы авторские свидетельства и патенты автора / 19, 21, 25, 28, 33, 35, 36, 39, 45, 47, 48 /. За разработку высокоэффективного устройства преобразования сигналов УПС-О.ЗТФ автор награжден бронзовой медалью ВДНХ СССР.

Все перечисленные выше алгоритмы и методики используются в учебном процессе СибГУТИ для студентов и слушателей ЦПС.

Использование результатов исследования подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Результаты, полученные в работе на разных этапах ее выполнения, докладывались и обсуждались на:

• Всесоюзной научно-технической конференции «Повышение качества функционирования и надежности информационных сетей и их элементов НИСЭ-85» (Новосибирск, 1985 г.);

• Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы развития космической связи» (Калуга, 1983 г.);

• Всесоюзной конференции «Проблемы и перспективы передачи и телеобработки данных» (Кишинев, 1985 г.);

• Международной НТК «Проблемы функционирования информационных сетей» (Новосибирск, 1991 г.);

• Межрегиональной конференции «Обработка сигналов в системах двусторонней телефонной связи» (Москва, Новосибирск, 1995 г.);

• Российской НТК, посвященной Дню радио (Новосибирск, 1993 г.);

• Всесоюзной международной НТК «Проблемы развития ЦСП городских и сельских сетей связи на основе электрических и оптических кабелей» (Москва, 1987 г.);

• XXVII научно сессии (Новосибирск, 1992 г.);

• Международном семинаре «Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций» (Владивосток, 1998 г., Хабаровск, 1999 г., Омск, 2000 г.);

• Международной конференции «1999 High Power Microwave Electronics: Measurement, Identification, Application - MIA-ME'99» (Новосибирск, 1999 г.);

• Международной конференции «2001 Microwave Electronics: Measurement, Identification, Application - MIA-ME' 2001» (Новосибирск, 2001 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 79 работ, из них: 30 авторских свидетельств и патентов РФ, монография, 20 статей.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

1. Относительные компенсационные методы, инвариантные к корреляционным связям эхо-сигналов и сигналов приема, имеющие два канала обработки и базирующиеся на основных свойствах относительных систем связи 2.3еркально-симметричные структуры на основе блоков памяти, позволяющие строить адаптивные эхо-компенсаторы с минимальным количеством операций умножения З.Алгоритмы разделения сигналов двух направлений с одновременной коррекцией параметров канала связи использующие нелинейную обработку компрессирования и экспандирования в двух каналах и стандартные процедуры относительных компенсационных методов. 4.Относительные компенсационные методы при совместной работе с методом наименьших квадратов, минимизирующие амплитудно-частотные и фазо-частотные искажения, вносимые в принимаемый сигнал.

5.Методы коррекции параметров канала связи, использующие свойства относительности среды распространения, нелинейные операции компрессии и экспандирования и стандартные процедуры относительных компенсационных методов.

6.Устройства для разделения сигналов двух направлений, реализованные в УПС-0.3 ТФ, УПС-2.4 ТФД и оборудовании XDSL

Диссертация состоит из введения, пяти разделов и заключения.

7.Основные результаты теоретических и практических исследований, полученных в работе, легли в основу технического проектирования устройств разделения сигналов двух направлений, реализованных в высокоэффективных устройствах преобразования сигналов УПС-0.3 ТФ и УПС-2.4ТФД, и оборудовании XDSL, а также корректора амплитудно-частотных искажений на основе относительного метода коррекции, реализованного в оборудовании XDSL.

Таким образом, в диссертационной работе изложено научно-техническое обоснование решения важной народнохозяйственной проблемы разработки и исследования методов организации одновременной двусторонней передачи сигналов в аналоговых и цифровых каналах и трактах. Это позволило решить вопросы построения адаптивных эхо-компенсаторов, инвариантных к корреляционным связям сигналов двух направлений и обеспечить выпуск необходимой продукции в различных отраслях народного хозяйства и оборонного комплекса страны.

1. Jakowatz С. V.,Shuey R. L. and White G. M. Adaptive Waveform Recognition Proceedings. 4th London Symposium on Information Theory, Butterworth, London, pp 317 -326, September 1960.

2. Graser E. M. Signal Detection by Adaptive Filters. IEEE trans., Vol. IT -7 No. 2, pp 87-98, April 1961.

3. Gabor DM Withy W. P. L. And Woodcock R.A. Universal Nonlinear Filter, Predictor and Stimulator Which Optimizes Itself by a Learning Process. Proceedings. IEEE, Vol. 108, Pt B, pp 422-438, 1961.

4. Gabriel W. F. Adaptive Arrays An Introduction Proceedings IEEE, Vol. 64, No. 2, pp 239 - 272, February 1976.

5. Steinbuch K. and Widrow B. A. Critical Comparison of Two Kinds of Adaptive Classification Networks. IEEE trans., Vol. EC 14, No. 5, pp 737-740, October 1965.

6. Пугачев В. С. и др. Основы автоматического управления. М., «Гос. издат. физ. мат. литературы», 1963.

7. Rudin Н. J. Automatic Equalization Using Transversal Filters. IEEE Spectrum, Vol. 2, No. 1, pp 53 59, January 1967.

8. Itakira F. and Saito S. Analysis Synthesis Telephone Based Upon the Maximum Likelihood Method in Y. Konasi (ed.). Report 6th Internatoinal Congress Acoustics, Tokyo, Report С 5 - 5, pp 21 - 28, August 1968

9. Wenstein S. B. Echo Cansellation in the Telephone Network. IEEE Cammunications Society Magazine. Vol. 15, No. 1, January 1977.

10. Qureshi S. U. Adaptive Equalization. IEEE Communications Society Magazine, Vol. 21, No. 2, pp 9 16, March 1982.

11. Widrow В., Mc.Cool J. M., Larimore M. G. and Johnson C. R. Stationary and Non Stationary Learning Characteristics of the LMS Adaptive Filters. Proceedings IEEE, Vol. 64, No. 8, pp 1151 - 1161, August 1976.

12. Widrow В., Mantey P. E., Griffiths L.J. and Goode В. B. Adaptive Antenna Systems. Proceedings IEEE, Vol. 55, No.12, pp 2143 -2159. December 1967.

13. Widrow B. Adaptive Filters in R. Kalman and Declaris (eds.). Aspects of Network and System Theory, Holt, Rinehat and Winston NetYork, pp 563-587, 1971.

14. Applebaum S. P. Adaptive Arrays. IEEE trans., Vol. AP 24, No. 5, pp 585 - 598, September 1976.

15. Lucky R. W. Techniques for Adaptive Equalization of Digital Communication Systems. Bell System Technical Journal, Vol. 45, No. 2, pp 255 286, February 1966.

16. Бондин С. В. Разработка и исследование системы для одновременной двусторонней передачи данных по абонентским линиям ГТС. Кандидатская диссертация, 1990.

17. Горидько А. Н. Разработка и исследование системы для одновременной двусторонней передачи информации по абонентским линиям ГТС в цифровой сети связи. Кандидатская диссертация, 1996.

18. Weinstein S. В. Passband Data Driven Echo Canceler for Full -Duplex Transmission on Two - Wire Circuits. IEEE trans., Vol. COM -25, No. 7, pp 654 - 666, July 1977.

19. Parent USA 4162378,by Bandoux and Macchi, 1978.

20. Сондхи M. M., Беркли Д. А. Методы подавления эха в телефонных сетях. ТИИЭР, 1980, том 68, № 8, с 5 24.

21. Claasen Т. A. and Meckienbrauker W. F. G. Comparison of the Convergence of two Algorithms for Adaptive FIR Digital Filters. IEEE trans. , Vol. CAS 28, No. 6, pp 510 - 518, June 1981.

22. Verhoek N. A. M., Van den Elzen H. C., Shijders F. A. M. and Van Gerwen P. J. Digital Echo Cancellation for Baseband Data Transmission. IEEE trans., Vol. ASSP-27, No. 6, pp 768-781, 1979.

23. Gitlin R. D. and Weinstein S. B. The Effects of Large Interference on the Tracking Capability of Digitally Implemented Echo Canselers. IEEE trans., Vol. Com -26, No. 6, pp 833 839, June 1978.

24. Holt N. and Stueflotten S. A. New Digital Echo Canseler for Two -Wire Subscriber Lines. IEEE trans., Vol. COM 29, No. 11, pp 1573 -1581, November 1981.

25. Карманов В. Г. Математическое программирование. М.; Наука, 1986.-288 с.

26. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Регодел К. Оптимизация в технике. М.; Мир, 1986. - Т. 1. - 352с.

27. Адаптивные фильтры под редакцией К. Ф. Н. Коуэна и П. М. Гранта. М.; Мир, 1988. - 388с.

28. Lawrence R. Е. and Kaufman Н. The Caiman Filter for Equalization of a Digital Communications Chanel. IEEE trans., Vol. COM 19, No. 12, pp 1137 - 1141, Desember 1971.

29. Shensa M.I. The Spectral Dynamics of Evolving LMS Adaptive Filters Proceedings. IEEE International Conference Acoustics. Speech and Signal Processing (ICASSP), pp 950-953, 1979.

30. Mansour D. and Gray A. H. Ir. Unconcirained Frequency and Domain Adaptive Filters. IEEE trans., Vol. ASSP 30, No. 5, pp 726 - 734, October 1982.

31. Bershad N. J. and Feintuch P. I. Analysis the Frequency and Domain Adaptive Filters. Proceedings IEEE. Vol. 67, No. 12, pp 1658 1659, December 1979.

32. Dentino M., McCool J. and Widrow B. Adaptive Filtering in the Frequency Domain. Proceedings IEEE, Vol. 6, No. 12, pp 1658 1659, December 1978.

33. Widrow B. McCool J. and Ball M. The Complex LMS Algorithm. Proceedings IEEE, Vol. 63, No 4, pp 719 720, April 1975.

34. Pelkowidz L. Frequency Domain Analysis of Wraparound Error in Fast Convolution Algorithms. IEEE trans., Vol. ASSP 29, No. 3, pp 413 -422, June 1981.

35. Widrow В., Mc Cool J, M. Larimore M. G. and Johnoson C. R. Stationary and Non Stationary Learning Characteristics of the LMS Adaptive Filters. Proceeings IEEE, Vol. 64, No. 8, pp 1151 - 1161, August 1976.

36. Адаптивное согласование в беспроводных абонентских каналах. CHIP NEWS, № 6 7, с 44 - 48.

37. Чепиков А. П., Парфенов Ю. А., Рассохин Э. В. Передача дискретной информации по кабелям ГТС. М. «Связь». - 1979.

38. Малинкин В. Б. Разработка и исследование дуплексной передачи цифровой информации. Канд. диссертация. М. 1985.

39. Рекомендации МККТТ V26TER.

40. Липкин И. А. Основы статистической радиотехники, теории информации и кодирования. М. 1978. -237 с.

41. Петрович Н.Т. Передача дискретной информации в каналах с фазовой манипуляцией. М., «Сов. Радио», 1965., с 77.

42. Окунев Ю. Б., Заездный А. М. и др. Фазоразностная модуляция и ее применение для передачи дискретной информации. М. «Связь». -1967.

43. Окунев Ю. Б. Теория фазоразностной модуляции. М. «Связь». -1979.

44. Окунев Ю. Б. Системы связи с инвариантными характеристиками помехоустойчивости. М. - «Связь». - 1973.

45. Окунев Ю. Б. Цифровая передача информации фазоманипулированными сигналами. М. «Радио и связь». -1991.

46. Б. Ундроу, С. Стирнз. Адаптивная обработка сигналов. М., «Радио и связь», 1989.

47. Mueller К. A New Digital Echo Canceller for Two Wire Full - Duplex Data Transmission. - IEEE trans. On Comm., Vol. Com. - 24, No. 9, pp 956-962, 1976.

48. Панков А. А., Калинихин A. E. Адаптивная обработка цифровых сигналов в 2х проводных дуплексных регенераторах. В сб. «Труды учебных заведений связи». - 1997. - с 98 - 115.

49. Лебедянцев В. В. Разработка и исследование методов анализа и синтеза инвариантных систем связи. Новосибирск докт. диссертация., 1995.

50. Гоноровский И. С., Демин М. П. Радиотехнические цепи и сигналы. М., «Радио и связь», 1994.

51. АС № 1515375 Устройство дуплексной передачи и приема сигналов /Малинкин В. Б. опубл. В БИ № 38 15.10.89 г.

52. Универсальный модем с детектором качества сигналов /Малинкин В. Б. и др. (Бурейшин Ю. Г., Шувалов В. П., Фрицлер П. Г.) Статья деп. ЦНТИ Информсвязь, 1984 г., № 462.

53. АС № 1598192 Адаптивное устройство для дуплексной передачи цифровой информации /Малинкин В. Б. опубл. в БИ № 37 07.10.90 г.

54. АС № 1195463 Адаптивное устройство для дуплексной передачи цифровой информации /Малинкин В. Б.,Порохов О.Н. опубл. в БИ № 44 30.11.85 г.

55. АС № 1133675 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи /Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В. опубл. в БИ №1 07.01.95 г.

56. Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В. Расчет и реализация оптимального частотного модулятора /Сборник научных трудов уч. институтов связи Л./ изд. ЛЭИС, 1985 г., стр. 120 126.

57. АС № 1223373 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В. опубл. в БИ № 13 07.04.86 г.

58. АС № 1072286 Адаптиад^^стцой^тво для дуплексной передачи данных / Малинкин В. БТУЩр&вяшкйн В. М. опубл. в БИ № 5 07.02.84 г.

59. АС № 1540008 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В. Б. опубл. в БИ №4 30.01.90 г.

60. АС № 1485420 Приемопередатчик дуплексной системы связи / Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В., Деревяшкин В. М., Треногин Н. Г. опубл. в БИ № 21 07.06.89 г.

61. АС № 1483647 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В. опубл. в БИ № 20 30.05.89 г.

62. АС № 1111259 Адаптивное дуплексное устройство для передачи и приема фазоманинулированных сигналов /Малинкин В. Б. опубл. в БИ №32 30.08.84 г.

63. АС № 1256238 Адаптивное дуплексное устройство для передачи и приема фазоманинулированных сигналов /Малинкин В. Б.,

64. Бобровский А. В., Круглое О. В., Лебедянцнв В. В., Федоров Ю. Н., Шувалов В. П. опубл. в БИ № 33 07.09.86 г.

65. АС № 1332542 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В., Круглов О. В., Шувалов В. П., Редина Т. И. опубл. в БИ № 31 23.08.87 г.

66. АС № 1626393 Устройство для разделения речевых сигналов /Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В., Ривлин М. Д., Рубайлов А. Н. опубл. в БИ № 5 07.02.91 г.

67. Малинкин В. Б. Об одном методе дуплексной передачи цифровой информации. Радиотехника. № 4. 1984., стр.37-41.

68. АС № 1570001 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В., Бондин С.В. опубл. в БИ № 21 07.06.90 г.

69. Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В.,Заславский К. Е. Двусторонние системы электросвязи. Рукопись книги депонирована ВИНИТИ № 8. 1992 г.

70. Патент РФ № 1555889 Адаптивное устройство для дуплексной передачи цифровой информации /Малинкин В. Б. опубл. в БИ № 13 07.04.90 г.

71. Патент РФ № 1838894 Приемник многочастотных сигналов /Малинкин В. Б., Кожевников Д. В., Попов Г. Н., Руин В. Н. опубл. в БИ № 32 30.08.83 г.

72. Патент РФ № 2038702 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В. Б. опубл. в БИ № 18 27.06.95г.

73. Патент РФ № 1598192 Адаптивное устройство для дуплексной передачи цифровой информации /Малинкин В. Б. опубл. в БИ № 370710.90 г.

74. Патент РФ № 2039415 Устройство для разделения направлений передачи и приема в дуплексных системах связи / Малинкин В. Б.Кряжев В. А., Окороков И. В. опубл. в БИ № 19 09.07.95 г.

75. АС № 1734220 Устройство для разделения направлений передачи и приема в дуплексных системах связи / Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В., Бондин С.В., Юрченко А. А., Бучко А. А., Кондратов А.Я., Рубайлов А. Н., Ривлин М. Д. опубл. в БИ № 13 15.05.92 г.

76. АС № 1672575 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В. Б. опубл. в БИ № 31 23.08.91 г.

77. АС № 1658393 Устройство для разделения сигналов двух направлений / Малинкин В. Б., Пустинский Б. И. опубл. в БИ № 232306.91 г.

78. AC № 1566499 Устройство для передачи и приема цифровых сигналов / Малинкин В. Б., Кожевников Д. В., Попов Г. Н. опубл. в БИ № 19 23.05.90 г.

79. АС № 1192161 Устройство для передачи и приема фазоманинулированных сигналов /Малинкин В. Б., Чентаев Б. С. опубл. в БИ № 42 15.11.85 г.

80. АС № 1390803 Устройство для разделения направлений передачи в дуплексных системах связи / Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В. опубл. в БИ № 15 23.04.88 г.

81. АС № 1485423 Адаптивное дуплексное устройство для передачи данных/Малинкин В. Б., Трофимов В. К., Лебедянцев В. В. опубл. В БИ № 21 07.06.89 г.

82. Малинкин В. Б., Федоров Ю. Н. Об одном методе компенсации эхо сигналов в дуплексных системах связи. НИСЭ - 85. Новосибирск 1985 г. с 302 - 304.

83. Малинкин В. Б., Порохов О. Н. Цифровые системы передачи в сетях ВЦКП //Материалы московской НТК молодых ученых и специалистов «Управление 82» -1982 г. с 47 - 51.

84. Малинкин В. Б. Адаптивное дуплексное устройство для передачи информации по каналам связи // Тезисы доклада, Всесоюзная НТК «Проблемы развития космической связи» Калуга. 1983 г. с 64 - 65.

85. Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В. Об одном методе организации дуплексной передачи данных // Материалы Всесоюзного совещания «Проблемы и перспективы передачи телеобработки данных». -Кишинев. 1983 г. с 16 17.

86. Малинкин В. Б. Об одном методе подавленияы эхо-сигналов // Материалы областной научно-технической конференции. Новосибирск. 1984 г. с 47.

87. Малинкин В. Б. Об одном алгоритме обработки сигналов с относительной фазовой манипуляцией // Материалы XXVI областной научно-технической конференции Новосибирск. 1983 г. с 64.

88. Малинкин В. Б. Об одном методе расчета характеристик направляющих фильтров // Материалы XXVII областной научно-технической конференции Новосибирск. 1985 г. с 44.

89. Малинкин В. Б., Треногин Н. Г. Оптимизация частотного модулятора для реализации его в БИС. // Материалы XXVобластной научно-технической конференции Новосибирск. 1982 г. с 116 - 117.

90. Малинкин В. Б., Бобровский А. В. Частотный демодулятор с детектором качества сигналов. // Материалы )OCV областной научно-технической конференции Новосибирск. 1982 г. с 117.

91. Малинкин В. Б. Цифровой частотный демодулятор с детектором качества сигналов. Инфармационный листок № 173 82 // Новосибирск. ЦНТИ. - 1982 г.

92. АС № 1030991 Цифровой частотный демодулятор. Малинкин В. Б.,Бурейшин Ю. Г., Фрицлер П. Г., Шувалов В. П. опубликовано в БИ № 27. с 232.

93. Малинкин В. Б. Организация высокоскоростного дуплексного режима работы на основе относительного компенсационного метода. // Материалы Российской научно-технической конференции «Информатика и проблемы телекоммуникаций». Новосибирск. -1994 г. с 67.

94. Малинкин В. Б., Гусев А.Б. Организация высокоскоросного дуплексного цифрового линейного тракта. // Материалы межрегиональной конференции «Обработка сигналов в системах двусторонней телефонной связи». Москва, Новосибирск. 1995 г. с 192-194.

95. Малинкин В. Б., Окороков И. В., Попов Г. Н. Особенности построения цифрового линейного тракта на скорость 512 Кбит/с. // Материалы Российской научно-технической конференции, посвященной дню Радио. Новосибирск. 1995 г. - с 192 - 194.

96. Малинкин В. Б., Лебедянцев В. В. Адаптивное устройство разделения направлений передачи для систем передачи данных. // Техника средств связи, серия ТПС, выпуск 4, 1988.

97. Малинкин В. Б. Применение относительного компенсационного метода для дуплексной связи. // Материалы областной научно-технической конференции. Новосибирск. 1987 г. - с 102 - 103.

98. Малинкин В. Б. Компенсация дальнего эха с помощью нелинейных средств. // Материалы областной научно-технической конференции. Новосибирск. 1988 г. - с 18.

99. Малинкин В. Б., Попов Г. Н. Исследование путей построения двухпроводных цифровых линейных трактов. // Материалы XXVII научной сессии. Новосибирск. - 1992 г. с 81 -82.

100. Малинкин В. Б., Бондин С. В., Лебедянцев В. В. Адаптивное дуплексное устройство дискретной информации. // Информационный листок № 89 —28. Новосибирск. - ЦНТИ. -1989 г.

101. Патент РФ № 2064223 Приемник многочастотных сигналов / Малинкин В. Б., Кожевников Д. В., Попов Г. Н., Руин В. Н. опубликовано в БИ № 20 20.07.96 г.

102. Патент РФ № 2039414 Устройство для формирования частотно -модулированного сигнала. //Малинкин В. Б. опубликовано в БИ № 19 09.07.95 г.

103. Патент РФ по заявке № 4950200/09 от 26.06.91. Цифровой частотный демодулятор //Малинкин В. Б. Пол. решение 06.11.91.

104. Малинкин В. Б. О путях создания унифицированного модулятора. Изыскания инженерных решений построения адаптивных высокоскоростных УПС. отчет о НИР, шифр «Нева», № государственной регистрации 7804961, Новосибирск. - 1980 г., с 89 -93.

105. Малинкин В. Б., Кулеша О. П., Попов Г. Н., Хазанов Г.Л. Обоснование длины регенерационного участка для аппаратуры LA -54S на кабеле ЗКП В сб.: «Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций».- Владивосток- 1998 г.,с103-108.

106. Малинкин В. Б., Резван И. И. Анализ состояния сотовых радиосистем в России и за рубежом. В сб.: «Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций». Владивосток , -1998,-с 127-133.

107. Малинкин В. Б. Синтез и анализ управляемых цифровых фильтров. В сб.: «Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций». Хабаровск, -1999, - с 163- 165.

108. Malinkin V. Bor. An Application of the Relative Compensatory Method in Adaptive Filters. 1999 High Power Microwave Electronics: Measurements, Identification, Applications. MIA ME'99. September 21 -23, 1999, Novosibirsk, Russia.

109. Малинкин В. Б. Разработка и исследование алгоритмов разделения направлений передачи и приема. Математическое моделирование процессов передачи по дискретным каналам связи, отчет о НИР, шифр «Аспект - Сибирь», 1996 г., с 20 - 41.

110. Математическое моделирование процессов передачи по дискретным каналам связи, отчет о НИР, шифр «Аспект - Сибирь». Научный руководитель Трофимов В. К., ответственный исполнитель Малинкин В. Б., 1997 г.

111. Малинкин В. Б., Кураш Е. Ф., Костина О. Б. Разработка и анализ работы универсальных разделителей сигналов двух направлений. В сб.: Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций. Омск 2000, с 144 -148.

112. Малинкин В. Б. Использование относительных компенсационных методов в новых технологиях DSL. В сб.: Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций. Омск - , 2000, с 88 - 93.

113. Малинкин В. Б. Синтез и анализ корректоров межсимвольных искажений на основе относительного метода коррекции. В сб.: Перспективы развития современных средств и систем коммуникаций. Омск2000, с 101 -106.

114. Малинкин В. Б., Кураш Е. Ф., Костина О. Б. Разработка и анализ адаптивных компенсаторов корректоров / Материалы Российской НТК, Новосибирск 2000, с 170.

115. Малинкин В. Б. Использование алгоритмов нелинейной обработки в корректорах сигналов. / Российская НТК, Новосибирск 2000, с 168.

116. Малинкин В. Б. Новые технологии VDSL в создании высокоскоростных дуплексных цифровых линейных трактов. / Российская НТК, Новосибирск 2000, с 168 169.

117. Теория управляемых адаптивных цифровых фильтров. отчет о НИР, шифр «Аспект - Сибирь», Научный руководитель Трофимов В. К., ответственный исполнитель Малинкин В. Б., 1999 г.

118. Малинкин В. Б. Разработка и анализ нелинейных алгоритмов разделения сигналов на основе закона относительности. / Труды международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП 2000, Т 2, с 187 -191.

119. Ланкастер П. Теория матриц. Пер. с англ. Под редакцией В. В. Донченко. М., «Наука», 1978 г., с 280.

120. Порохов О.Н. Сигналы и коды цифровых систем передачи. -Электросвязь, 1980, № 1, с 33-37.

121. Петрович Н.Т., Порохов О. Н. Трехпозиционная манипуляция в системах связи. Радиотехника, 1983, № 7, с 3 - 8.

122. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М., «Наука», 1978.

123. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М., «Высшая школа», 1983.

124. Френке Л. Теория сигналов. М., «Сов. радио», 1974.

125. Бусленко Н. П. Теория больших систем. М., «Наука», 1969.

126. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. М., «Наука», 1978.

127. Пономарев В. И., Крыжик В. И., Егоров В. А. Искажение сигналов в каналах связи. Л., изд. ЛЭИС 1978.

128. Жигач В. П., Константинов С. В. Амплитудно и фазочастотные характеристики физической линии. Техника средств связи, сер. ТПС, 1979, вып. 2 (35), с 109 - 112.

129. Порохов О. Н. Предельная потенциальная помехоустойчивость приема видеоимпульсных сигналов. Радиотехника, 1978, № 12, с 46 - 52.

130. Цветное В. В. Статистические свойства сигналов и помех в двухканальных фазовых системах. Радиотехника, 1957, № 5, с 15.

131. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М., «Наука», 1980.

132. Курицин С. А. Теоретические основы построения адаптивных систем передачи. Л., 1983, с 35 - 44.

133. Брискер А.С., Руга В. Д., Шарле Д. Л. Городские телефонные кабели. Спрвочник. М., «Радио и связь», 1984, с 119 -120.

134. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М., «Сов. радио», 1974, с 86, том 1.

135. Величкин А. И. Теория дискретной передачи непрерывных сообщений. -М., «Сов. радио», 1970, с 242- 251.

136. Курицин С. А., Эль Мусави Н. Математическая модель цифрового линейного тракта двухпроводных дуплексных абонентских и соединительных линий П"С. - В сб. Тр. уч. Заведений связи. № 160. - 1995.

137. Крендель А. В., Соколов Н. А. Сети абонентского доступа: структурные характеристики. Электросвязь. -№ 11 1997, с 13 - 15.

138. Денисьева О. М., Немчинов В. М. Цифровые системы передачи для абонентских линий. Электросвязь. - № 5, 1996, с 4 - 5.

139. Шаракшане А. С. и др. Сложные системы. М, «Наука», 1969.

140. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М., «Мир», - 637 с.

141. Снегов А. Д. Адаптивная компенсация электрического эха в каналах ТЧ. Электросвязь, 1978, № 8, с 15 - 19.

142. Гольденберг Л. М., Матюшкин Б. Д., Поляк М. Н. Цифровая обработка сигнала. М., «Радио и связь», 1990.

143. Денисьева О. М. Технология HDSL. Технология и средства связи. № 1, 1998, с 34 - 40.

144. Денисьева О. М. Оборудование HDSL в сетях доступа. -Технология и средства связи. № 2, 1998.

145. Денисьева О. М., Мирошников Д. Г. Средства связи для последней мили. М., «Эхо - Трендз», 1998, с 146.

146. Топличанец 3. Сети доступа, основанные на кабельной сетевой инфраструктуре. Эрикссон Никола Тесла Ревие 9 (1997) 2, с 63 76.

147. Острейко Е. К. Цифровизация медно кабельных магистральных линий связи: представляем WATSON и MEGATRANS. -Электросвязь № 8, 1999.

148. Е. Янке, Ф. Эдме, Ф. Леш. Специальные функции: формулы, графики, таблицы. Пер. с нем. М. «Наука». - 1968 г.

149. Леонтьев А. Г., Комаров Э. П. Исследование функций Эрмита для построения многоканальных систем связи. ТУИС. - выпуск 28, 1966.-с25-32.

150. Тужилин С. М. Общая формула спектральной плотности сигналов, повторяющих вид функций Эрмита. Радиотехника. - № 11, 1987.-с40 -42.

151. Тужилин С. М. Знаете ли Вы. Радио. 1999. - № 2. - с 67.

152. Соколов Н. А. Сети абонентского доступа: перспективы развития. Электросвязь. -№11,1997, с 8 - 12.

153. Мирошников Д. Г, Денисьева О. М. Цифровые системы передачи для абонентских линий. Электросвязь. - № 5, 1996, с 2.

154. Мирошников Д. Г, Денисьева О. М. Цифровые системы передачи для абонентских линий. Электросвязь. - № 5, 1996, с 2.

155. Котов Г. Г. Система абонентского уплотнения Multigain 2000. -Электросвязь. № 5,1996, с 3.

156. Трухин А. В., Федотов В. А. Аппаратура цифрового уплотнения абонентских линий АЦУ 4/1. - Электросвязь. - № 5, 1996.

157. Гамидов Г. С., Пантелеев В. В., Яценко С. Г. Двухпроводное дуплексное устройство преобразования сигналов УПС 64 с эхокомпенсатором. - Электросвязь, № 1,1989, с 36 - 39.

158. Мирошников Д.Г. Решение проблемы «последней мили». -Вестник связи. № 10, 1995, с 24 - 28.

159. Маглицкий Б. Н. Разработка и исследование способов формирования линейных сигналов цифровых систем передачи абонентских линий. Новосибирск. - Канд. диссертация. - 1998.

160. Малинкин В.Б., Левин Д.Н., Арендаренко А.А. Борьба с явлением электрического эхо в радиосети стандарта GSM. В сб. Инфокоммуникации Сибири и Дальнего Востока. Проблемы и перспективы. Иркутск. - 2001, с 74-78.

161. Малинкин В.Б., Левин Д. Н., Анд арен ко А.А. Синтез и анализ относительного метода коррекции. В сб. Перспективы развития современных средст телекоммуникаций. Омск. - 2001, с 54-60.

162. Малинкин В.Б., Левин Д.Н. Разработка и исследование работы эхо Компенсатора на основе свойств относительности канала связи. - В сб. Перспективы развития современных средств и систем телекоммуникаций. - Омск. - 2001, с 49-54.

163. Malinkin V.B., Levin D.N., Arandarenko А.А. Synthesis and analysis architecture and operation of echo compensator based on channel relative characteristics. - Microwave Electronics: Measurements, identification, Applications ME MIA' 2001 PP 186-190.

164. Директор ЦПС СибГУТИ, профессор

165. Декан факультета МЭС, профессор

166. АКТ ШЕДРШИЯ результатов диссертационной работы т .Малинкина В.Б "Исследование методов дуплексной передачи цифровой информации

167. Серийное цроизводство УПС-0,3 ТФ предполагается начиная с 1986 года.

168. Ожидаемый экономический эффект по расчетам Новосибирского электротехнического института связи им. Н.Д. Псурцева от применения УПС-0,3 ТФ на сети связи страны составляет 4950 рублей в год в расчете на один экземпляр.

169. Председатель комиссии . о.в.Кругдов

170. Члены комиссия: --г'У/ В.В.ШвшосийjfjU^jН .Д, ЛяшенкоАС

171. Зам.генерального директора ЛНПО "Красная Заря" по /научной о^й^е1. АКТо внедрении результатов диссертационно^^^б&ты В.Б.МШ1НКИНА "Разработка и исследование методов передачи цифровой в1. ЛНПО "Красная Заря"в

172. Внедрение результатов диссертационной работы позволит организовать дуплексный режим работы по двухпроводному каналу тональ ной частоты.

173. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения одного УПС-2,4 ТВД составит 2574 рубля.

174. Зам.начальника НТЦ, к.т.н. С.П.Воробьев

175. Начальник отделения HP НИР "Смальта", к.т.н.1. Начальник отдела, к.т.и.

176. Начальник отдела ценообраз

177. Б.П.Калмыков В.П.Васильев Э.И.Килшпредприят.1. К.Т.Н.

178. УТВЕРЖДАЮ Технический директор научно-производственного 1 »сибирск1. Шняновя 2002 г.1. АКТвнедрения результатов диссертационной работы

179. Малинкина В.Б. «Разработка и исследование относительных компенсационных методов в радиотехнических

180. Исполнительный директор «РОТЕК»-Новосибирск1. Системный инженер1. У лОСТОВЕРЕНИЕ1. Лн tio 1422а ДОСТИГНУТЫЕ УСПЕХИ Я ЙА38ИТНИ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА СССРfndejin* могите' 8ДНХ СС< Р нап'\жд\| i1. ЬР()И !'1 li(>11tthдалью

181. МАЛИНКИНД Витал ия Борисовича31 1В. X11 84 г1. N° 9*0 Нf Л4*|ИЬ|Н ВыС "1 rthrf идистижении пплодного1. Г> j <»"С Г Ра СССР