На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Реферат Аналз чинникв, що впливають на рвень внутршньо-системних завад систем мобльного звязку. Переваги технологї цифрового даграмоутворення. Закордонн концепцї побудови систем мобльного звязку. Завадозахищенсть телекомункацйних магстралей.

Информация:

Тип работы: Реферат. Предмет: Схемотехника. Добавлен: 11.08.2009. Сдан: 2009. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):


Реферат
На тему:
ВИКОРИСТАННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ЦИФРОВОГО ДІАГРАМОУТВОРЕННЯ В СИСТЕМАХ МОБІЛЬНОГО ЗВ'ЯЗКУ

Зміст

Перелік умовних позначок і символів

Вступ

1. Аналіз чинників, що впливають на рівень внутрішньо-системних завад систем мобільного зв'язку

2. Переваги технології цифрового діаграмоутворення (ЦДУ) в зв'язку

3. Закордонні концепції побудови систем мобільного зв'язку

Висновки

Перелік умовних позначок і символів

АЕ
-
антенний елемент
АФР
-
амплітудно-фазовий розподіл
АЦП
-
аналого-цифровий перетворювач
ДС
-
діаграма спрямованості
КМ
-
кореляційна матриця
ПЛІС
-
програмована інтегральна схема
ПХ
-
пеленгаційна характеристика
СМЗ
-
система мобільного зв'язку
ЦАР
-
цифрова антенна решітка
ЦАП
-
цифрово-аналоговий перетворювач
ЦДУ
-
цифрове діаграмоутворення
ЦОС
цифрова обробка сигналів
ШПФ
-
швидке перетворення Фур'є
MUSIC
-

метод класифікації множинних сигналів

(Multiple Signal Classification)

-
операція ермітового сполучення

-
операція транспонування

Вступ

Сьогодні ведеться інтенсивне впровадження систем мобільного зв'язку загального користування. Відповідно зростають вимоги до якості передачі інформації, пропускної спроможності, надійності роботи.

При використанні стільникового принципу організації зв'язку (відповідно до якого зона обслуговування ділиться на велике число стільник у вигляді 6-кутників) за допомогою статистичних законів поширення радіохвиль визначаються припустимі розміри й відстані до інших стільник, у межах яких виконуються умови припустимого взаємного впливу. Відстань до районів, у яких можуть бути використані ті ж самі робочі частоти, залежить від умов поширення радіохвиль, припустимого рівня завад й числа радіостанцій, розташованих навколо даного району. В загальному випадку вважається припустимим, щоб у стільниковій структурі частоти повторювалися через 2 стільники.

Однак, при одночасній роботі кількох прийомо-передавачів на одній частоті, а також на частотах сусідніх каналів виникають внутрішньо-системні завади, рівень яких залежить від трафіку.

Тому доцільно проаналізувати підхід щодо нейтралізації внутрішньо-системних завад в системі мобільного зв'язку, який базується на технології цифрового діаграмоутворення. Впровадження зазначеної технології на базі цифрових антенних решіток дозволяє істотно поліпшити основні характеристики системи зв'язку в цілому.

1. Аналіз чинників, що впливають на рівень внутрішньо-системних завад систем мобільного зв'язку

Одним з найважливіших переваг систем мобільного зв'язку (СМЗ) є висока ефективність використання виділеного частотного спектра, що досягається шляхом повторного застосування тих самих частот у різних стільниках системи, що призводить до появи внутрішньо-канальної завади. Базові станції (БС), на яких допускається повторне використання виділеного набору частот, розподіляються між собою захисним інтервалом D (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Внутрішньо-канальні завади в 7-стільниковій системі при використанні всеспрямованих і секторних антен.
Задавши відношення сигнал/шум, рівне 18 дБ або 63,1, можна записати:
де С - рівень сигналу, N - рівень шуму, Ii - рівень перешкоди від i-й осередку, М - кількість стільник, що використають ту ж частоту, що й дана стільника, вилучених на відстань D від неї.
Звичайно рівень внутрішньо-канальної завади набагато більше рівня шуму, тому величиною N можна зневажити. Прийнявши втрати поширення пропорційними R-4, для 7-стильнікової моделі (М=7) одержимо:
Це рівняння вірно при D/R?5,4. R - радіус стільники. Відношення q=D/R називається фактором внутрішньо-канального ослаблення.
Придушення внутрішньо-канальної інтерференції в стільниковій системі завжди є основною проблемою. У зв'язку із цим може бути розглянутий ряд методів, таких як:
- збільшення поділу між двома одноканальними стільниками,
- використання спрямованих антен на базових станціях,
- зниження висоти антени на базовій станції,
- нахил діаграми спрямованості (ДС) антени,
- вибір положення БС.
Перший метод недоцільний з тієї причини, що при збільшенні числа стільник з повторним використанням частот ефективність системи, що прямо пропорційна числу каналів на стільнику, зменшується. Третій метод не рекомендується, тому що послабляє рівень прийому в мобільному блоці. Метод 2 є прийнятним підходом, особливо якщо число стільник з повторним використанням частоти фіксовано. При цьому зберігається те ж число радіоканалів, що й в 7-стільниковій системі, але стільника ділиться радіально по секторах. Тому доцільно розглянути зазначений підхід.
Кожна стільника розділена на 3 або 6 секторів і на БС використається 3 або 6 спрямованих антен. Кожному сектору привласнене деяке число каналів. Інтерференція між 2 одноканальними стільниками зменшиться, як показано на рис. 1.1.
а) б)
Рис. 1.2. Дія завад для 3- та 6-секторного розподілу стільники.
Надалі розглянемо 3-секторний розподіл. Для ілюстрації гіршого випадку на рис. 1.2 а наведені 2 одноканальні стільники. Мобільний блок у позиції Е буде приймати більший рівень завад у нижній частині заштрихованого сектора стільники. Це відбувається тому, що мобільний приймач приймає самий слабкий сигнал від власної стільники, але дуже сильну заваду від стільники, яка впливає.
При 3-секторном поділі перешкода діє тільки в одному напрямку, тому що відношення пряме/зворотне випромінювання спрямованої антени базової станції стільники становить не менш 10 дБ. Число стільник, що заважає, зменшується з 6 до 2. Гірший випадок С/I з'являється, коли мобільний блок перебуває в позиції Е, де зазначена відстань між мобільним блоком і двома интерферирующими антенами. Величина С/I може бути отримана з наступного виразу:
Для q=5,4 C/I=27,2 дБ. Таким чином, використання секторної спрямованої антени може поліпшити відношення сигнал/інтерференція, тобто зменшити внутрішньо-канальну заваду. Однак, у дійсності, через нерівний контур поверхні місцевості й неточного місця розташування БС С/I може бути на 6 дБ менше в області щільного трафіку [1].
Надалі розглянемо 6-секторний розподіл. При цьому, можливо розділити стільнику на 6 секторів, використовуючи 6 спрямованих антен з кутом розкриву 60°, як показано на рис. 1.2 б. У цьому випадку тільки одне джерело внутрішньо-канальної завади діє в кожному секторі (рис. 1.1). Отже, відношення сигнал/інтерференція буде наступним:
Для q=5,4 C/I=31,4 дБ, що показує подальше зменшення внутрішньо-канальної завади. Однак, при секторі в 600 дозволені лише кілька каналів. У таких випадках, на сектор в 600 повинне бути призначене більше доступних каналів. Два недоліки 600 секторів:
- вони вимагають установки більшої кількості антен на антеною вишці,
- вони вимагають частих хендоверів, тому що ймовірність перетинання мобільними блоками шести секторів стільники більше, ніж в 1200 секторів.
У дійсності ж місцевість неплоска, охват не розподіляється рівномірно, відношення прямого/зворотного випромінювання спрямованої антени в просторі дуже складно прорахувати. У малих стільниках інтерференція може стати некерованою; тому використання 600-секторів у малих стільниках повинне розглядатися тільки для спеціальної реалізації [2]. Для малих стільник краща схема - це використання 7-стильнікової конфігурації з 1200 секторами.
Надалі розглянемо підхід, який пов'язаний з зменшенням висоти антени. При деяких обставинах, таких як досить плоска місцевість або рівнина, зменшення висоти антени буде дуже ефективним для ослаблення внутрішньо-канальної завади та завади каналів, що примикають. Однак існує ряд випадків, у яких цей метод неефективний. Так зменшення висоти антени, розташованої на височині, не зменшить прийняту потужність як на БС стільники, так й на мобільному блоці, тому що ефективна висота антени практично не зміниться. У лісовій зоні в околиці антени не повинні перебувати вершини дерев. У цьому випадку зменшення висоти антени не буде коректною процедурою, тому що в околиці антени й на границі стільники виникне надмірне ослаблення сигналу.
Інший підхід пов'язаний з вирізом у ДС похилої антени. Установка 1200 спрямованих антен може придушити інтерференцію в системі шляхом усунення випромінювання на 2400-сектор, що залишився. Однак внутрішньо-канальна завада існує навіть при використанні спрямованих антен, тому що обслуговуюча станція може заважати стільнику, який розташований саме по напрямку антени. Допустимо, що використається 7-стільникова система (К=7), фактор придушення внутрішньо-канальної завади q=4,6. Якщо в кожному стільнику встановлені 3 ідентичні антени, кожна з яких охоплює сектор в 1200, тоді кожний сектор приймає інтерференцію в центральному секторі в 190 з повного кута 1200 від стільники, що впливає. Отже, повинні бути початі спроби придушення потужності сигналу, випромінюваної за межі стільники в цьому 190-секторі. ДС антени з вирізом у центрі може бути отримана різними способами. Відносно простий спосіб - нахилити механічно вниз спрямовану антену з більшим посиленням.
ДС антени, отримана в площині з після нахилу антени, показана на рис. 1.3 [1]. Коли центральний промінь нахилений униз на кут и, то нецентральний промінь нахилений униз на менший кут, тому найбільше ослаблення виходить для и=0. ДС антени обслуговуючі стільники повинна бути повернена по годинній стрілці на 100, щоб виріз був спрямований прямо на одноканальний сектор стільники. Кут нахилу антени и може бути обраний у діапазоні від 22 до 240, щоб збільшити відношення сигнал/інтерференція додатково на 7-8 дБ в одноканальній стільниці. Але в 190-секторі обслуговуючі стільники рівень сигналу також послабляється. Використання достатньої потужності передачі може виправити дану ситуацію.
Рис. 1.3. Виріз на горизонтальної ДС при нахилу антени вниз на кут и.
Міжканальна завада містить у собі інтерференцію наступного каналу (каналу, що випливає за каналом обслуговування) й інтерференцію сусіднього каналу (що перебуває на відстані більш ніж одного каналу від каналу обслуговування). Міжканальна завада може бути усунута на основі призначення каналів, вибору характеристик фільтрів, і зменшення завади типу ближній/дальній прийом.
Інтерференція наступного каналу, що впливає на мобільний блок, не може бути викликана передавачами на БС стільники, але може з'являтися в БС інших стільник. Крім того, мобільний блок, починаючи виклик по каналу керування в стільниці, може викликати інтерференцію з наступним каналом керування на БС інший стільники. Методи для зменшення інтерференції наступного каналу використаються на приймальному кінці. Характеристики фільтра каналу: нахил у мовному діапазоні 6 дБ/окт, а поза мовним діапазоном - 24 дБ/окт. Якщо сигнал інтерференції наступного каналу сильніше 24 дБ, він буде інтерферувати з бажаним сигналом. Фільтр із крутою характеристикою може допомогти зменшити всі типи інтерференції суміжного каналу, включаючи й інтерференцію наступного каналу.
Канали, які віддалені на кілька каналів від каналу, що обслуговує, можуть викликати інтерференцію з бажаним сигналом. Міжканальна завада послабляється шляхом правильного призначення каналів. Кожній БС стільники привласнюється фіксований набір обслуговуючих каналів. Якщо всі канали одночасно передаються з однієї антени БС, то для багатоканального комбайнера потрібна достатня ізоляція між діапазонами каналів для придушення продуктів інтермодуляції. Вимоги по розподілу діапазонів можуть бути виконані, наприклад, шляхом використання кількох антен замість однієї на БС.
Через постійне пересування транспортних засобів деякі мобільні блоки перебувають поблизу БС стільники, а деякі віддалені. Близько розташований мобільний блок випромінює сильний сигнал, що викликає інтерференцію суміжного каналу (рис. 1.4 а). У даній ситуації інтерференція може з'явитися тільки на приймальному кінці на БС стільники. Всі частотні канали розподіляються по K стільниках, кожна стільника має тільки 1/K від всіх частотних каналів. Питання полягає в розробці схеми частотного менеджменту для коректного присвоєння K наборів частотних каналів, що вирішує проблему, описану вище.
Інтерференція суміжного каналу може виникнути між 2 різними СМЗ. У цій ситуації інтерференція суміжного каналу може виникнути як у мобільному блоці, так й на БС.
а) б)
Рис. 1.4. Інтерференція типу ближній/дальній прийом.
Наприклад, мобільний блок А може бути розташований на границі його власної стільники А в системі А, але дуже близько до стільники Б системи В, як показано на рис. 1.4 б. Інша ситуація може виникнути, якщо мобільний блок У буде на границі стільники Б системи В дуже близько до стільники А системи А. Суцільна стрілка показує, що інтерференція може виникнути на БС стільники А, а пунктирна стрілка показує, що інтерференція може виникнути в мобільному блоці А. Звичайно, аналогічна інтерференція буде на БС стільники Б и в мобільному блоці В.
Таким чином, частотні канали обох стільник 2 систем повинні бути скоординовані за частотним діапазоном.
де г - кут нахилу кривої втрат поширення. При d0=10 км, d1=0,5 км, г=4 одержимо C/I=-64 дБ. Цей вид інтерференції може бути зменшений тільки частотним розподілом за допомогою вузькосмугового фільтра. Допустимо, що фільтр каналу Б має нахил L=24 дБ/окт. Розподіл частотного діапазону для ослаблення завади на 64+18 дБ буде
де B - ширина частотного діапазону одного каналу.
Загальну формулу обчислення частотного поділу ДF для запобігання даного типу завади можна записати у вигляді:
,
де (C/I)0 - відношення сигнал/завада для впевненого прийому.
Можливий ще один небажаний ефект через велику різницю рівнів прийнятих БС сигналів. Типові попередні підсилювачі мають діапазон лінійності близько 70 дБ, причому нижня границя лінійного діапазону розраховується так, щоб забезпечити посилення сигналу, що приходить із границі стільники. Тому сигнал від АС, що перебуває на відстані менше d, при якому викличе перевантаження підсилювача й поява нелінійних перекручувань. Продукти інтермодуляції можуть потрапити на інший канал. Отже, ближній мобільний блок може на базовій станції викликати інтерференцію з далеким мобільним блоком шляхом інтермодуляції в підсилювачі на базовій станції й просочування в сигнал від далекого мобільного блоку, прийнятий на цій же БС.
Зменшення рівня потужності, якщо це можливо, завжди є кращою стратегією. Переваги від керування рівнем потужності наступні:
1. Керування мобільним рівнем переданої потужності. Коли мобільний блок наближається до базової станції, рівень потужності мобільного блоку повинен бути зменшений з наступних міркувань:
а) зменшення ймовірності генерації продуктів інтермодуляції в приймальному підсилювачі через насичення;
б) зменшення рівня завади іншим одноканальним БС стільник;
в) зменшення інтерференції типу ближній/дальній прийом.
2. Керування рівнем переданої потужності БС. Коли прийнятий від мобільного блоку сигнал дуже сильний, необхідно зменшити рівень переданої потужності цього каналу на БС, й в той же час понизити рівень переданої потужності від мобільного блоку. Переваги в наступному:
а) для конкретного радіоканалу значно зменшується розмір стільники й одноканальна інтерференція;
б) інтерференція суміжного каналу в системі також зменшується;
Однак у більшості стільникових систем на БС неможливо зменшити потужність тільки одного або декількох каналів через проектні обмеження комбайнера. Ізоляція каналів у комбайнері складає 18 дБ. Якщо рівень переданої потужності одного каналу нижче, то канали, що мають високі рівні переданої потужності будуть інтерферувати з цим каналом. Необхідно мати комбайнер для каналів з різною потужністю, щоб рівень потужності кожного каналу міг установлюватися з базової станції.
Таким, чином, придушення внутрішньо-системних завад у СМЗ завжди є досить вагомою проблемою. При наявності двох різних СМЗ частотні канали обох стільник 2 систем повинні бути скоординовані по частотних діапазонах. Для придушення внутрішньо-канальної завади пропонується використання спрямованих антен на БС і нахил ДС антенної системи. Зазначені підходи можливо реалізувати при використанні перспективних технологій, які будуть розглянуті нижче.
2. Переваги технології цифрового діаграмоутворення (ЦДУ) в зв'язку

Останнім часом все більшого поширення набуває технологія цифрового діаграмоутворення (ЦДУ). Ним все більш приділяється значиме місце в сучасних системах зв'язку, ними займаються практично у всіх технічно розвитих країнах світу. Без них не обходяться концепції мобільного зв'язку 3-го і 4-го поколінь. Як відомо, ЦДУ реалізується за допомогою цифрових антенних решіток (ЦАР) [3, 4], за кордоном також іменованих Smart-антенами (розумними антенами). Використовують і синонім - Intelligent Antenna. Можливо, ці поняття, що віддають рекламою й орієнтовані на рядового споживача, не самі вдалі. Однак вони як не можна краще відбивають суть можливостей, наданих технологією цифрового діаграмоутворення (ЦДУ), завдяки яким антенні системи стають усе більш “інтелектуальними”.
Які ж переваги нового класу антенних систем перед традиційними антенами, у тому числі перед їхнім прототипом - фазованими антенними решітками (ФАР)? Для відповіді на це питання необхідно розглянути схемотехніку ЦАР [5-8].
Цифрова антенна решітка - це антенна система, що представляє собою сукупність аналого-цифрових каналів із загальним фазовим центром, у якій діаграма спрямованості формуються в цифровому виді, без фазообертачів. Теоретичні основи такого підходу до побудови антен були закладені ще в 60-70-і роки минулого століття. Але лише тепер, з розвитком мікропроцесорної техніки, стало можливим практично реалізувати накопичений науковий досвід. У колишньому СРСР протягом 60-90-х років XX сторіччя вже існували спроби розробки теоретичних основ аналізу з надрозрізненням сигналів, а також проводились випробування низки макетів і опитних зразків радіотехнічних систем з ЦАР.
Сучасні технології ЦАР своїм масовим розвитком зобов'язані інтеграції процесорів цифрової обробки сигналів з аналого-цифровими і цифро-аналоговими перетворювачами (АЦП/ЦАП) у рамках одного модуля або навіть чіпа [4, 5]. Побудова каналів ЦАР на такій основі дозволяє уніфікувати процедури й апаратні вузли обробки сигналів і спрощує їхню адаптацію до того чи іншого протоколу роботи. Технологія ЦДУ забезпечує максимальну простоту реконфігурації і модифікації систем зв'язку, що найчастіше зводиться лише до заміни їхнього програмного забезпечення. При цьому архітектура радіоелектронної апаратури може оптимізуватися (за ресурсами і функціональністю) безпосередньо під виконувані задачі. У цьому змісті технологію ЦАР можна вважати вінцем розвитку настільки популярної сьогодні концепції програмної реконфігурації архітектури (Software Defined Radio).
Ключова особливість ЦАР - цифрове формування променів діаграми спрямованості (ДС) антени. У задачах зв'язку це дозволяє динамічно оптимізувати зону покриття, що обслуговується, оперативно перенацілюючи цифрові приймально-передавальні промені (рис. 1.5) у залежності від територіального розподілу абонентів. Сузір'я променів, синтезоване, наприклад, по алгоритмах швидкого перетворення Фур'є або за допомогою класичних процедур дискретного Фур'є-аналізу, є, по суті, сукупністю просторово-частотних фільтрів, кожний з яких селектує строго визначений набір сигналів і придушує інші, сприймані як завадові.
Технологія ЦДУ істотно поліпшує якість зв'язку в умовах багатопроменевого поширення радіохвиль, а також значно підвищує перешкодозахищеність системи при інтенсивних радіозавадах. Це досягається тим, що характеристики цифрових фільтрів в антенних каналах практично ідентичні.
Рис. 1.5. Адаптивна стратегія в керуванні ДС антенної системи и т.д.................


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.