553_Innovatsii_i_nauchno-tekhnicheskoe_2013_

результирующие характеристики полученной схемы и сравнить их с заданными. В заключении составлю принципиальную схему мобильного терминала, опираясь на полученный результат.

ПРИЕМНИК СПУТНИКОВОГО ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

Коновалов В.Н. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фалько А.И., профессор СибГУТИ

В настоящее время спутниковое ТВ вещание является одним из экономичных и надежных способов передачи ТВ сигналов высокого качества в любую точку обширной территории нашей страны. К преимуществам спутникового ТВ вещания относятся: возможность приема сигнала практически неограниченным числом приемных установок, высокая надежность ИСЗ связного типа, независимость затрат на приемную установку от расстояния между источником ТВ сигнала и абонентом (в пределах зоны обслуживания), незначительное влияние атмосферы и географических особенностей местности на устойчивость приема.

Эти преимущества обусловили исследование и создание во многих странах мира современных систем спутникового ТВ вещания, обслуживающих сотни миллионов жителей. Большинство спутниковых систем осуществляют цифровое ТВ вещание. Применение в спутниковых системах непосредственного ТВ вещания современных цифровых методов передачи ТВ сигналов, которые предполагают использование международного стандарта кодирования с информационным сжатием MPEG-2, позволяет по спутниковым радиоканалам передавать по 100-150 ТВ сигналов различных программ практически во всех регионах России.

В докладе рассматривается структурная схема приемника спутникового телевизионного вещания.

РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ РАДИОСИГНАЛА МОБИЛЬНОГО АППАРАТА 4G

Курбонов Т.Х. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Шушнов М.С., доцент СибГУТИ

3GPP Long Term Evolution (LTE) (МФА: [ɛ ltʰ iːːiː]; буквально с англ. —

долговременное развитие) — проект разработки консорциумом 3GPP стандарта усовершенствования технологий мобильной передачи данных CDMA, UMTS. Стандарт 3GPP LTE, под которым чаще всего имеется в виду его релиз 9 и более ранние формально не является стандартом беспроводной связи четвѐртого поколения (4G), так как он не удовлетворял всем

81

условиям Международного союза электросвязи относительно 4G. Однако стандарт LTE Advanced, под которым понимается релиз 10 и более поздние релизы LTE, утвержден МСЭ как стандарт, отвечающий всем требованиям беспроводной связи четвѐртого поколения, и включен в IMT-Advanced. Стандарт 3GPP LTE стали относить к pre-4G, то есть предварительной версии стандартов 4-го поколения.

Технические характеристики устройств приема и обработки радиосигнала LTE-Advanced должны соответствовать требованиям 3GPP TS 36.101, 3GPP TS 36.104, 3GPP TS 36.105.

1.Диапазоны рабочих частот в соответствии с рекомендациями 3GPP TS 25.104, 3GPP TS 25.105

2.Полоса пропускания 1.4, 3, 5, 10, 15 и 20 МГц для сигналов (1.08, 2.7, 4.5, 9, 13.5 и 18 МГц

3.Избирательность по соседнему каналу при полосе пропускания (односигнальная)

4.Чувствительность при полосе пропускания

5.Коэффициент шума УПОРС мобильной станции – 9 дБ, базовой станции

–5 дБ.

РАЗРАБОТКА ПРИЕМНИКА СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ

Легейда А.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фалько А.И., профессор СибГУТИ

Глобальную информационную структуру предполагается строить как «Сеть сетей». Еѐ техническую основу, наряду с действующими и развиваемыми сетями электросвязи (волоконно-оптические линии связи, системы спутниковой связи, спутниковые системы мобильной связи и передачи данных, национальная сеть общего пользования), составят глобальные и региональные системы персональной спутниковой связи (СПСС) различных классов и групп. В решении проблем глобализации и персонализации связи

82

СПСС представляют единственное экономически оправданное решение охвата связью труднодоступных, удаленных и малонаселенных регионов планеты.

Высокие темпы развития спутниковых систем связи объясняются рядом достоинств, которыми они обладают. К ним, в частности, относятся большая пропускная способность, огромные перекрываемые пространства, высокое качество каналов связи. Эти достоинства, которые определяют широкие возможности спутниковой связи, делают еѐ уникальным и эффективным средством связи.

В скором будущем спутниковая связь может качественно изменить всю индустрию телекоммуникаций и оказать влияние на обычный уклад жизни общества.

Актуальность данной темы обусловлена огромным ростом нужд в дальней межконтинентальной связи и передаче телевизионных программ, выдвигаемых развитием человеческого общества, а также невозможностью с помощью обычных средств связи (кабельных, радио КВ и УКВ, радиорелейных и тропосферных) удовлетворить эти нужды как по качеству, так и по количеству каналов. В технике спутниковых систем передач нашли своѐ развитие все основные научно-технические принципы, положенные в основу построения аппаратуры кабельных, радио- и радиорелейных систем передачи, применяются новейшие идеи и результаты самых последних научных и экспериментальных исследований в области передачи и распределения информации.

РАЗРАБОТКА СИНТЕЗАТОРА ЧАСТОТЫ МУЛЬТИРЕЖИМНОГО МОБИЛЬНОГО АППАРАТА

Левский В.П. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Шушнов М.С., доцент СибГУТИ

В настоящее время в Российской Федерации и за ее пределами широкое распространение получила глобальная система подвижной радиотелефонной связи GSM-900/1800. Эта система подвижной радиотелефонной связи разработана на основе требований Европейского Института Телекоммуникационных стандартов (ETSI). Поскольку введение в

эксплуатацию сетей 3G и 4G является экономически невыгодным мероприятием в условиях слабо населенных территорий (сельская местность, отдаленные населенных пункты), то в на таких территориях достаточно будет создать сотовые сети 2G.

Для дуплексных соединений абонентских станций (абонентских радиостанций) с базовыми станциями используются следующие частотные диапазоны:

 900 МГц (от БС к МС 935 МГц - 960 МГц; от МС к БС 890 МГц - 915 МГц); 172 частотных канала.

83

1800 МГц (от БС к МС 1805 МГц - 1880 МГц; от МС к БС 1710 МГц - 1785 МГц); 373 частотных канала.

Соседние несущие частоты в диапазонах 900 МГц и 1800 МГц отстоят друг от друга на 200 кГц.

Но наряду с GSM во многих странах мира, в том числе и в Российской федерации, используется система CDMA One (IS-95) в диапазоне 450 МГц. При этом используются следующие частотные интервалы:

450 МГц (от БС к МС 453 МГц - 457.5 МГц; от МС к БС 463 МГц -

467.5МГц).

Поскольку тенденция построения современных мобильных аппаратов сотовых сетей сводится к обязательному наличию многорежимности, т.е. возможности работать в нескольких стандартах (например, GSM и CDMA 450). Таким образом, разработчики мобильных аппаратов должны обеспечить обработку сигнала в диапазонах частот отведенных под GSM, так и в диапазоне системы CDMA.

Составной частью любого мобильного терминала сотовой сети является синтезатор частот. Синтезатор частоты необходим для формирования высокостабильного (одного или нескольких) вспомогательных колебаний, используемых для преобразования частоты в тракте приема обработки радиосигнала в приемнике. В докладе рассматриваются особенности построения синтезатора частоты мультирежимного мобильного аппарата сотовой сети с использованием современной элементной базы.

РАЗРАБОТКА МОБИЛЬНОГО АППАРАТА СОТОВОЙ СЕТИ С РЕЧЕВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Луценко Д.В. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фалько А.И., профессор СибГУТИ

Целью данной работы является разработка сотового абонентского аппарата с речевым управлением.

Речевое управление обеспечивается так называемыми системами автоматического распознавание речи. Можно выделить два основных направления при построении систем распознавания речи: эталонный и фонемно-ориентированный. Голосовой аппарат для наглядности можно сравнить с духовым музыкальным инструментом. Распознавание каждой фонемы происходит в основном по положению первых двух формант F1 и F2.

Структурная схема мобильной станции. (упрощаем схему и работаем только с нужными блоками.)

Структурная схема анализатора речи. Принцип работы.

Выбор сигнального процессора для построения анализатора речи

В данной работе использовалась среда программирования LabVIEW (Удобна, т.к. используются блок схемы и виртуальные приборы)

84

Для качественного распознавания речи по ее спектру нет необходимости использовать все гармоники. Для сокращения числа операций «умножениесложение›› используется быстрое преобразование Фурье.

Изменение соотношения ошибок 1-го и 2-го рода в системе верификации достигается за счет изменения порога принятия решения. Задача идентификации говорящего проще задачи верификации. Речеслуховая система для идентификации говорящего использует как правило яркие отличительные черты, характерные именно для данного индивидуума. Системы определения индивидуальности говорящего по речи являются дополнительной защитой от несанкционированного использования мобильным телефоном.

ПРОБЛЕМЫ ВНЕДРЕНИЯ ЦИФРОВОГО РАДИОВЕЩАНИЯ В ДИАПАЗОНАХ НЧ, СЧ и ВЧ

Мирсаидов С.В., Шоев А.С. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель - Михеенко А.М., профессор СибГУТИ

Цифровое радиовещание во всѐм мире неуклонно идѐт на смену аналоговому вещанию с амплитудной модуляцией. На первом этапе реализуются совместимые варианты цифрового вещания, обеспечивающие приѐм сигналов на обычные приѐмники и одновременно с высоким качеством на приѐмники цифровых сигналов. Переход на цифровое вещание возможен путѐм модернизации существующей передающей техники, а также путѐм разработки специализированных устройств на базе современных технологий.

Из существующей техники наиболее подходящими для модернизации являются однополосные передатчики магистральной радиосвязи, которые требуют по существу только оптимизации режима по уровню нелинейных искажений. К таким передатчикам от носятся передатчики ПКМ-5 и ПКМ-20, в большом количестве сохранившиеся на радиоцентрах страны и находящиеся на консервации. Расчѐты показывают, что необходимые параметры удаѐтся получить путѐм модернизации предварительного тракта передатчика и подбора режима выходной ламповой ступени при некотором снижении выходной мощности и к.п.д.

При разработке специализированных передатчиков цифрового вещания, передатчики проектируются на современной элементной базе с использованием эффективных режимов класса «D» в высокочастотном и модуляционном трактах. Результаты проектирования такого передатчика при мощности порядка 1000 Вт показали реальную возможность получения высокой энергетической эффективности устройства.

85

АНАЛИЗ И ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕРФЕЙСА T2-MI

В СИСТЕМЕ DVB-T2

Писарев С.В. Р-81 СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: diff32@rambler.ru, тел. 2698267

Научный руководитель - Калачиков А.А., доцент СибГУТИ

В новом стандарте цифрового телевещания DVB-T2 применяется так называемая концепция PLP (physical layer pipes – каналы физического уровня): передача в одном физическом канале нескольких логических. Возможны два режима: с передачей одного PLP – режим «A», с передачей нескольких PLP (multiPLP) – режим «B». В режиме «B» несколько транспортных потоков передаются одновременно, причем каждый из них помещается в свой PLP. Это позволяет обеспечить сосуществование в одном радиочастотном канале услуг, передаваемых с разной степенью помехоустойчивости: режим модуляции и режим помехоустойчивого кодирования может выбираться для каждого PLP индивидуально.

Поступающие на вход системы транспортные потоки инкапсулируются в Baseband-кадры (BB-кадры), являющиеся наименьшей структурной единицей логического уровня сигнала DVB-T2.

Т2-шлюз представляет собой связующее звено между выходом мультиплексора и распределительной сетью и может выполнять следующие функции:

•инкапсуляцию MPEG TS потоков, приходящих от типовых DVB-T мультиплексоров, в BB-кадры;

•формирование T2-MI пакетов, содержащих информацию, необходимую модулятору для дальнейшего формирования структуры сигнала DVB-T2;

•синхронизацию радиопередатчиков одночастотной сети;

Содержимое полезной нагрузки зависит от типа Т2-MI пакета, определяемого полем packet_type. В поле payload («полезная нагрузка») может передаваться полезная (BB-кадр) или служебная информация. Другие значения поля packet_type отражают наличие служебной информации, нужной для формирования физической структуры кадра сигнала DVB-T2 в модуляторе. Посредством передаваемой служебной информации также осуществляется конфигурация модуляторов DVB-T2.

Сформированные Т2-MI пакеты посредством интерфейса ASI (Asynchronous Serial Interface – асинхронный последовательный интерфейс) или IP (Internet Protocol) передаются через распределительную сеть (ВОЛС) к модуляторам.

86

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО – ВРЕМЕННЫХ КОДОВ

Полунин С.С., Синявская А.С. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Сидельников Г.М., доцент СибГУТИ

Разнесенный прием на передаче требует применения ортогональных пространственно-временных кодов, причем известны такие коды только для двух антенн. При увеличение порядка разнесения (числа антенн) на передающей стороне построение кодов на основе ортогональных, не приводит к необходимой эффективности разнесения.

Вработе рассматриваются пространственно-временные коды, полученные

спомощью аппарата векторной алгебры, на основе использования ортогональных кодов. Полученные таким образом коды уже становятся квазиортогональными с сохранением той же скорости. Квазиортогональные коды становятся ортогональными только при уменьшении скорости передачи. Увеличение эффективности разнесения возможно при адаптивной смене квазиортогональных кодов при анализе сигналов уже на приемной стороне.

РАЗРАБОТКА СИНТЕЗАТОРА ЧАСТОТЫ АБОНЕНТСКОГО АППАРАТА CDMA

Репа Е.Ю. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фалько А.И., профессор СибГУТИ

Технология кодового разделения каналов CDMA, благодаря высокой спектральной эффективности, является радикальным решением дальнейшей эволюции сотовых систем связи. Технология множественного доступа с кодовым разделением каналов известна давно. В СССР первая работа, посвященная этой теме, была опубликована ещѐ в 1935 году Д. В. Агеевым

После войны в течение долгого времени технология CDMA использовалась в военных системах связи, как в СССР, так и в США. Во второй половине 80-х годов военное ведомство США рассекретило данную технологию и началось еѐ использование в гражданских средствах связи.

CDMA2000 является стандартом 3G в эволюционном развитии сетей cdmaOne (основанных на IS-95). При сохранении основных принципов, заложенных версией IS-95А, технология стандарта CDMA непрерывно развивается и совершенствуется.

Основными компонентами коммерческого успеха системы CDMA2000 являются более широкая зона обслуживания, высокое качество речи (практически эквивалентное проводным системам), гибкость и дешевизна внедрения новых услуг. Данная технология обеспечивает высокую помехозащищѐнность, устойчивость канала связи от перехвата и

87

прослушивания, что делает его привлекательным в использовании для всех категорий абонентов.

Немаловажную роль играет низкая излучаемая мощность радиопередатчиков абонентских устройств. Так, для систем CDMA2000 максимальная излучаемая мощность составляет 250 мВт, в то время как для систем GSM-900 этот показатель равен 2 Вт (в импульсе), а для GSM-1800 1 Вт (в импульсе). Мнение о вредном влиянии излучения мобильных телефонов на организм человека учѐными так и не доказано, но и не опровергнуто.

В докладе рассматривается синтезатор частоты абонентского аппарата

CDMA.

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРАНКИНГОВЫХ СИСТЕМ

Северюхина А.А. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Фалько А.И., профессор СибГУТИ

По оценкам многих специалистов, наилучшие перспективы по завоеванию как европейского, так и мирового рынка систем цифровой транкинговой радиосвязи имеет именно стандарт TETRA. TETRA—единственный стандарт, в котором используется метод многостанционного доступа с временным разделением (МДВР) каналов связи (TDMA). Возможностями этого стандарта являются: разнообразные типы вызовов, передача данных по выделенным каналам.

Сотовые сети связи не удовлетворяет следующим требованиям: 1 Оперативность установления соединения

2 Надежность и отказоустойчивость системы при передаче голоса и данных

3Требования к абонентским терминалам: взрыво-, пыле-, вибро-, ударо-, гидро-, устойчивость, возможность работы в очень шумных условиях, при низких температурах

4Высочайший уровень информационной безопасности

5Простая организация групповых вызовов

6Возможность установления приоритета абонентов или групп абонентов

7Возможность прямой связи (без базовой станции)

8Высокая эффективность использования радиочастотного спектра

9Возможность экстренного вызова

10Возможность передачи навигационной информации

Все эти недостатки устранены в системе профессиональной мобильной радиосвязи TETRA. Основной их недостаток—высокая стоимость построения и эксплуатации сети. Необходимо также постоянно модернизировать системы профессиональной мобильной радиосвязи, что сделать значительно сложнее изза значительно меньшего объѐма рынка сбыта и инвестиций по сравнению с сотовыми системами связи.

88

РАЗРАБОТКА СИНТЕЗАТОРА ЧАСТОТЫ МОБИЛЬНОГО АППАРАТА

UMTS

Стихеев Е.К. СибГУТИ, Новосибирск

Научный руководитель – Шушнов М.С., доцент СибГУТИ

UMTS (англ. Universal Mobile Telecommunications System — Универсальная Мобильная Телекоммуникационная Система) — технология сотовой связи,

разработана Европейским Институтом Стандартов Телекоммуникаций (ETSI)

стандартизованная в соответствии с проектом 3GPP ответ европейских учѐных и производителей на требование IMT-2000, опубликованное Международным союзом электросвязи как набор минимальных критериев сети сотовой связи третьего поколения.

С целью отличия от конкурирующих решений UMTS также часто называют 3GSM с целью подчеркнуть принадлежность технологии к сетям 3G и его преемственность в разработках с сетями стандарта GSM.

Структурная схема двухдиапазонного синтезатора частот с петлей ФАПЧ показана на рисунке. Как видно из схемы синтезатора синтез частот диапазона 900 МГц выполняется за счет применения делителя частоты на выходе ГУН с коэффициентом деления равным 2, а формирование сеток частот 900/1800 осуществляется в едином диапазоне 1800 МГц. Формирование сетки частот в диапазоне 2100 МГц осуществляется тем же синтезатором, что и в диапазоне

1800 МГц.

Рисунок - Структурная схема двухдиапазонного синтезатора частот

89

В данном докладе рассматриваются особенности построения двухдиапазонного мультирежимного синтезатора частоты мобильного аппарата UMTS с использованием современных высоко интегрированных микросхем.

ИССЛЕДОВАНИЕ МОДУЛЯЦИИ SC-FDMA В РАДИОКАНАЛАХ С МНОГОЛУЧЕВЫМ РАСПРОСТРАНЕНИЕМ

Тарасова Ю.А. РТ-84. СибГУТИ, Новосибирск

e-mail: diff32@rambler.ru, тел. 2698267

Научный руководитель – Калачиков А.А., доцент СибГУТИ

Множественный доступ – это схема организации передачи сообщений многими пользователями по общему каналу связи. Существует несколько вариантов организации множественного доступа – с временным, частотным, кодовым разделением абонентских каналов. Выбор того или иного варианта определяется условиями распространения, параметрами системы связи. Основное требование к системе множественного доступа – минимальная интерференция между пользователями и максимально достижимая пропускная способность.

Для восходящего канала LTE была предложена новая технология – SCFDMA (Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access). Принципиальное ее отличие: если в OFDMA на каждой поднесущей одновременно передается свой модуляционный символ, то в SC-FDMA поднесущие модулируются одновременно и одинаково, но модуляционные символы короче. То есть в OFDMA символы передаются параллельно, в SC-FDMA – последовательно. Такое решение обеспечивает меньшее отношение максимального и среднего уровней мощности по сравнению с использованием обычной модуляции OFDM, в результате чего повышается энергоэффективность абонентских устройств и упрощается их конструкция (существенно снижаются требования к точности частотных параметров передатчиков).

В работе рассматривается модель системы с SC-FDMA в канале с частотно-селективными замираниями, оценивается пик-фактор сигнала.

90