556_Sovremennye_problemy_telekommunikatsij_2014_

селективные свойства. На рисунке 3 также для сравнения показана АЧХ (линия 2) классического двухконтурного фильтра с внешней емкостной связью.

Вывод. Использование одинакового коэффициента включения для нагрузок и элемента связи позволяет получить в двухконтурном полосовом фильтре амплитудно-частотную характеристику, соответствующую эллиптическому фильтру. Нули коэффициента передачи фильтра могут быть установлены на любые заданные частоты в полосе заграждения фильтра с помощью выбора соответствующего значения коэффициентов включения.

Литература:

1.Разинкин В.П. Узкополосный фильтр. Патент на изобретение РФ № 2414024 / В.П. Разинкин, В.Н. Удалов, Д.С. Матвеев // 10.03.2011 БИ №7.

2.Абросимов А.А. Эллиптические фильтры на сосредоточенных элементах / А.А. Абросимов, В.П. Разинкин // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, №2, часть 2, 2012. С. 29-

3.Рубанович М.Г. Электромагнитное моделирование пленочного резистора / М.Г. Рубанович, Н.В. Александров, В.З. Манусов, В.А. Хрусталев // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2013. - № 3 (29). С. 63-68.

4.Беляев Б.А. Частотно-зависимые коэффициенты связи микрополосковых резонаторов / Б.А. Беляев, В.В. Тюрнев // Электронная техника. Сер. СВЧтехника. – 1992. – Вып. 4 (422). – С. 23–27.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК N-КАНАЛЬНОГО МОП ТРАНЗИСТОРА

МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НА САПР TCAD

Соловьева М.С., Калинин С.В. НГТУ, Новосибирск

e-mail: kalinin55@yandex.ru, тел.: (383-) 346-08-75

Одно из важнейших слагаемых быстрого прогресса микроэлектроники – уменьшение размеров элементной базы микросхем. В результате уменьшения МОПТ остается фактически подобным оригиналу, но меньше размерами. В частности, уменьшение длины канала сопровождается ростом электрических полей. Набирая в поле энергию, сравнимую с тепловой, подвижные носители становятся горячими и вызывают разнообразные эффекты в МОПТ: изменение со временем порогового напряжения и крутизны ВАХ (деградация), пробой диэлектрика, лавинно-индуцированный пробой исток-сток транзистора, ток основных носителей в подложку и т.д. Все эти эффекты изменяют функциональные характеристики схем и их надежность. Подавление эффекта

241

электронов высокой энергии, образующихся под действием сильного электрического поля, является весьма важной задачей.

Для математического моделирования систем с эффектом сильных полей, а также методов борьбы с эффектами связанными с ними, в качестве инструментального средства используется лицензионная система приборнотехнологического моделирования TCAD Sentaurus, которая разработана мировым лидером в данном классе САПР – компанией SYNOPSYS (США). Для моделирования технологической структуры прибора использовалась следующая методика. Вначале задавался технологический маршрут, по рассчитанному маршруту строились одномерные профили легирования в сечениях в области затвора и стока. Затем при двумерном моделировании эти точные профили использовались для контроля двумерных профилей, получающихся на адаптивной конечно-элементной сетке.

Для моделирования электрофизических характеристик и параметров транзистора, использовалась гидродинамическая модель переноса носителей заряда, которая содержит законы сохранения для числа частиц, импульса и энергии носителей зарядов, а также уравнение Пуассона для электрического потенциала и описывает такие феномены как горячие электроны, ударная ионизация, генерация тепла и т.д.

Далее, производится анализ электрофизических характеристик транзистора. На основании деградации этих характеристик, производится моделирование структур с применением методов избавления от сильных полей.

242

Секция 14

БУРЯТСКИЙ ФИЛИАЛ СИБГУТИ

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ИНФОКОММУНИКАЦИЯХ

Ванданова Н.Д. БФ СибГУТИ, Улан-Удэ

В статье рассматриваются вопросы применения современного средства автоматизации проектирования OPNET при выполнении лабораторных работ.

Система представляет собой CASE-средства автоматизированного проектирования, моделирования и анализа компьютерных сетей с целью минимизации затрат на разработку сетей и подготовку проектной документации. Позволяет провести эксперименты, результаты которых могут быть использованы для обоснования выбора типа сети, средств передачи, сетевых компонентов оборудования и программно-математического обеспечения. Программные средства OPNETпозволяют выполнить сбор соответствующих данных о существующей сети, создать проект этой сети и выполнить необходимые эксперименты для определения предельных характеристик, возможности расширения, изменения топологии и модификации сетевого оборудования с целью дальнейшего ее совершенствования и развития.Всоставе программного обеспеченияOPNETимеется база данных сетевых устройств ведущих производителей: рабочих станций, серверов, сред передачи, сетевых адаптеров, повторителей, мостов, коммутаторов, маршрутизаторов, используемых для различных типов сетей и сетевых технологий.

Для реализаций функций имитационного моделирования в составе OPNET предусмотрены средства задания характеристик трафиков различных протоколов; средства визуального контроля заданных параметров; средства накопления статистической информации и формирования отчетной документации о проведенных экспериментах.

Требования к отчетной документации создают полное представление цели выполнения лабораторной работы:

-при составлении отчета о проведенных экспериментах приобретаются навыки составления отчетной документации по проектированию и анализу компьютерных сетей;

-требования к содержанию отчетной документации являются указаниями уделить особое внимание данным вопросам при выполнении тех или иных экспериментов;

243

Применение такой методики облегчает процесс проектирования сети, сокращает затраты труда, времени и средств, создает основу для последующих действий по повышению эффективности функционирования уже работающей сети.

ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ИНВАРИАНТНЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ

Хандажапова С.Ж. БФ СибГУТИ, Улан-Удэ

Общая теория инвариантных систем связи находится в стадии развития. Суть этой теории состоит в использовании для передачи информации значений инвариантов группы преобразований, описывающей изменения сигналов в канале связи.

Так, например, все множество линейных каналов связи характеризуется аффинной группой преобразований с основным инвариантом в форме отношения длин векторов сигналов одинакового направления. На базе этого инварианта синтезирована инвариантная амплитудная модуляция, позволяющая (теоретически) без искажений передавать информацию по линейным каналам с неизвестными параметрами. Разумеется, при наличии белого шума в силу его особых свойств абсолютной инвариантности обеспечить невозможно.

Вопубликованных до настоящего времени работах приведены результаты исследования инвариантных систем связи для каналов с постоянными параметрами. Однако на практике широко распространены каналы со случайными параметрами, изменяющимися во времени.

Впоследние годы предметом научных исследований стали так называемые «инвариантные системы передачи информации» (ИСПИ).

Причинами интереса к ним являются уникальные свойства такого рода систем – независимость качества передачи сообщений от частотно - временных характеристик канала связи. Такое свойство обусловлено тем, что информация передается не посредством значений параметров сигнала, а такими соотношениями между параметрами сигнала, которые остаются неизменными даже при изменении каналом самих сигналов.

Простейшим примером соотношения, неизменяемого каналом связи, является отношение длин векторов сигналов одинаковой формы.

Для обеспечения инвариантности к межсимвольным помехам при одновременном обеспечении высокой удельной скорости передачи предлагается многоканальная инвариантная система передачи информации, в которой информация в каждом подканале передается отношениями длин векторов рабочих и опорных сигналов, совпадающих с точностью до постоянного множителя.

Наиболее целесообразная область применения таких систем – «залповая» передача больших объемов информации в условиях, когда отсутствует возможность иметь интервал времени для адаптации к каналу связи.

244

ТЕХНОЛОГИЯ MPLS КАК ОСНОВА МНОГОПУТЕВОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ

Шедоева С.В., Нимаева С.Д. БФ СибГУТИ, Улан-Удэ

Многопутевая маршрутизация была и остаётся в современных и перспективных мультисервисных телекоммуникационных сетях эффективным средством повышения производительности сети и отказоустойчивости маршрутных решений, обеспечения скоростных и вероятностно-временных показателей качества обслуживания. Первоочередной задачей при расчете потерь при многопутевой маршрутизации является выбор технологии.

Одной из наиболее перспективных на сегодняшний день является технология MPLS. В ней сохранено все лучшее, что присуще архитектуре IP- over-ATM, и при этом она еще больше повышает масштабируемость сетей, упрощает их построение и эксплуатацию. В противоположность дистанционновекторным (RIP), так и протоколам маршрутизации состояния связей (OSPF и IS-IS), технология MPLS с расширениями TrafficEngineering (MPLS TE)

позволяет применить многопутевые методы маршрутизации.

Основной механизм TE в MPLS – использование однонаправленных туннелей (MPLSTEtunnel) для задания пути прохождения определенного трафика. Например, для одного вида трафика, например высокоприоритетного голосового можно проложить один путь через сеть, а для низкоприоритетного – другой. Так как туннели – однонаправленные, то обратный путь может быть совершенно другим.

Технологически MPLSTE основывается на формировании маршрутов прохождения пакетов (LSP) через сеть с помощью механизма создания туннелей (MPLSTunnel), который в свою очередь базируется на стекировании меток (LabelsStack).

Примитивный MPLSTE можно обеспечить, вручную установив туннели, соответствующие требуемым направлениям прохождения трафика.

Однако полный комплекс мероприятий MPLSTE выглядит несколько сложнее и условно разбивается на следующие стадии (этапы).

1. Организация MPLS домена.

Имеется определенная сетевая топология, состоящая из набора маршрутизаторов и каналов с определенными свойствами между ними (полоса пропускания и прочее).

2. Наложение ограничений.

В MPLS домене включается механизм TE и описываются минимальные требования к сети: начальные и конечные точки прохождения трафика, графы путей между ними (не обязательно все) и методы вычисления маршрутов по ним (явный или динамический), требуемая полоса пропускания.

3. Изучение параметров сетевой среды.

Для распространения информации о каналах (атрибутах линков)

245

используется механизм расширения протоколов маршрутизации

(LinkStateProtocols:IS-IS, OSPF).

Витоге каждый маршрутизатор получает расширенную топологическую информацию о сети, включающую пропускную способность каждого канала связи (линка). Получается база линков и их состояний (свойств) linkstatedatabase.

4. Вычисление путей прохождения трафика в соответствии с административными требованиями и возможностями сети.

Награничных входных (по отношению к потоку трафика) маршрутизаторах выполняется специальный алгоритм ConstrainedBaseAlgorithm, учитывающий политику выбора лучшего пути для LSP туннеля (то есть набор роутеров, через которые передавать трафик): как возможности каналов, так и административные требования (границы MPLS домена, полоса пропускания). Алгоритм перебирает линки (их свойства) и в итоге по метрикам вычисляет маршруты (пути) прохождения трафика с учетом накладываемых ограничений.

5. Установление путей.

Просчитанные пути устанавливаются в сети с помощью специального протокола сигнализации, который умеет распространять информацию о явном

(explicit) маршруте.

Сегодня известно два таких протокола: RSVP-ext и CR-LDP.

MPLS поддерживает два вида явных путей: строгий (strict) с определением всех промежуточных узлов и свободный (loose), когда задается только их часть.

6. Установка маршрутов с учетом туннелей TE.

IGP устанавливает маршрут с учетом наличия туннелей (как tunnel интерфейсы). В итоге процесс маршрутизации на входном маршрутизаторе (head-end) просто оперирует LSP туннелями как интерфейсами. А в таблице маршрутов head-end будет маршрут к head-tail с next-hop – TEtunnel.

7. Продвижение пакетов.

С помощью механизма MPLS (LabelStacking) происходит обеспечение необходимого туннелирования и продвижение пакетов.

Вероятность потерь для заданных потоков заявок можно определять, используя такие методы, как аппроксимация Келли, многомерное обобщение первой формулы Эрланга, метод имитационного моделирования, z- аппроксимация.

Применение упомянутых методологий для расчета потерь конкретных сетей дает возможность сделать вывод о целесообразности использования z- аппроксимации, как наиболее точного и менее трудоемкого метода.

Внастоящее время нет единого метода для расчета потерь в мультисервисных сетях, но разработки моделей ведутся и, чем быстрее мы примем единую методологию, тем меньше будут убытки при эксплуатации спроектированных сетей.

246

Секция 15

ТЕХНИЧЕСКАЯ СЕКЦИЯ

РАЗНЕСЕННЫЙ ПРИЁМ СИГНАЛОВ С ФРМ И ФМ В КАНАЛАХ С ДИСКРЕТНОЙ МНОГОЛУЧЕВОСТЬЮ

Сидельников Г.М СибГУТИ, Новосибирск

Анализ помехоустойчивости систем связи с разнесенным приемом в каналах с частотно-селективными замираниями, как правило, основан на применении аппарата системных функций и не отражает всего многообразия многолучевого поля в условиях крупного поля. Кроме того, такой анализ не позволяет провести анализ систем с разнесением, где необходима информация о фазах принимаемого сигнала, как основного, так и отраженного от различных объектов города. Учет знания фаз сигнала позволяет сделать анализ эффективности разнесения при современных методах комбинирования сигнала.

В работе на основе аналитических выражений, полученных в [1] проведен анализ эффективности системы с пространственным разнесением на приемной стороне (2 антенны на приеме и 1 антенна на передаче). Параметром, определяющим эффективность, являлся дополнительный сдвиг фаз, возникающий при приходе прямого луча и отраженного луча. При анализе использовалась двухлучевая модель канала. Расчеты велись c использованием программного обеспечения MathCAD.

Дополнительный сдвиг, вызванный межсимвольной интерференцией (МСИ) для сигналов с фазовой модуляцией, не зависит от значения информационного символа, а определяется амплитудой задержанного луча и величиной фаз отраженных лучей. В системе с разнесением использовался метод комбинирования максимизирующий отношение сигнал шум на входе решающего устройства. Для сигналов с фазоразностной модуляцией, МСИ определялась как значением информационного символа, амплитудой, задержкой отраженного луча. При небольших амплитудах и задержках лучей дополнительный сдвиг фаз зависит также от значения фаз отраженных лучей, приходящих на приемные антенны. Выигрыш при использовании системы с разнесением у сигналов с фазовой модуляцией значительно выше, чем у системы с сигналами с фазоразностной модуляцией.

Литература:

1. Сидельников Г.М., Синявская А.С. Сравнительный анализ межсимвольной интерференции сигналов с ФРМ и ФМ в каналах с дискретной многолучевостью. Вестник СибГУТИ, 2013, №4, 55-66 с.

247

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ СИГНАЛОВ С ФРМ И ФМ В КАНАЛАХ С ДИСКРЕТНОЙ МНОГОЛУЧЕВОСТЬЮ

Синявская А.С., Сидельников Г.М. СибГУТИ, Новосибирск

Явление межсимвольной интерференции – это результат наложения на приёмной стороне прямого и отраженного лучей. В случае использования высоко поднятых антенн многолучевое поле носит дискретный характер, при этом лучи характеризуются разными амплитудами, фазами и задержками. Основным параметром, характеризующим МСИ, является величина дополнительного сдвига фаз.

На основе аппарата векторной алгебры было получено векторное представление параметров МСИ сигналов с ФРМ и ФМ. С помощью аналитических выражений для расчёта параметров МСИ были построены графики зависимости дополнительного сдвига фаз от амплитуды, задержки, фазы второго луча, а также от сочетания информационных символов. Также был проведён анализ зависимости МСИ от кратности модуляции.

В работе показано, что для сигналов с ФМ величина дополнительного сдвига фаз определяется амплитудой и фазой задержанного луча, а для сигналов с ФРМ фаза играет второстепенную роль, то есть МСИ определяется в равной степени амплитудой и задержкой второго луча. Сравнительный анализ параметров МСИ показал, что при прочих равных условиях при малых задержках второго луча относительно первого предпочтительнее использование ФРМ.

Двулучевая модель характерна для границы зон обслуживания двух станций, работающих на одной и той же частоте, что позволяет рассчитать интегральную функцию распределения вероятности ошибки при заданной плотности распределения вероятностей задержек, фаз и амплитуд мешающего сигнала. Представленный метод анализа МСИ позволяет сравнить эффективность применения разнесенного приема, как на передаче, так и на приеме в многолучевых каналах связи, а также оценить эффективность применения защитного интервала в каналах с многолучевостью.

Основным итогом работы являются граничные кривые вероятности неустранимой ошибки для фазоразностной и фазовой модуляции различной кратности. Кривые получены путем моделирования в среде MathCAD. Границей, где эффективность фазовой модуляции выше, чем фазоразностной, является величина задержки отраженного луча равной половине длительности посылки.

248

Секция 16

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

ОЦЕНКА ВЫИГРЫША ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТИ СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ С «ШУМЯЩИМИ» ЛАТЕРАЛЬНЫМИ СВЯЗЯМИ

Бакалов В.П., Субботин Е.А. СибГУТИ, Новосибирск УРТИСИ, Екатеринбург

Использование принципа латеральных обратных связей (ЛОС) [1, 2] позволяет существенно расширить возможности цифровой обработки сигналов, обеспечить более высокую помехоустойчивость дискретных и цифровых фильтров по сравнению с традиционными алгоритмами [3, 4].

В данной работе исследуется выигрыш в помехоустойчивости дискретных фильтров с ЛОС при условии, что латеральные связи вносят дополнительные помехи за счет собственных шумов. Показано, что при использовании многослойной многоканальной системы с вунтрислойными ЛОС выигрыш помехоустойчивости на выходе m-го слоя определяется уравнением

мощностей сигнал/помеха на выходе и входе соответственно; PN PN – отношение мощностей помехи ЛОС к помехе на входе.

При использовании внутрислойных и межслойных ЛОС выигрыш в помехоустойчивости определяется уравнением (2)

оптимальные значения числа каналов l и число слоев m максимизирующих Bm, определяемых уравнениями для внутрислойных ЛОС:

249

Сравнительный анализ СОДС с внутрислойными и СОДС с внутрислойными и межслойными ЛОС показал, что использование межслойных латеральных связей целесообразно только при низком уровне шумов ЛОС при которых можно достичь выигрыша пропорционально степени от числа слоев. При увеличении шумов выигрыш помехоустойчивости резко падает. Найдены граничные значения отношения мощности помехи ЛОС к мощности помех на входе СОДС, при которых еще целесообразно использовать межслойные ЛОС:

иную систему обработки дискретных сигналов (с внутрислойными, межслойными, комбинированными ЛОС и др.).

Литература:

1.Бакалов В.П., Черных Ю.С. Использование принципа латеральных связей для обработки дискретных сигналов. // Вестник СибГУТИ. 2012. № 1. – с. 43-50.

2.Бакалов В.П., Уразбаев М.Д. Двухуровневая двумерная цифровая фильтрация с ЛОС. // Материалы Российской НТК «Информатика и системы телекоммуникаций», т. 2, 2010. – с. 195-196.

3.Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. М.: Мир, 1978. – 774 с.

4.Цифровые фильтры в электросвязи и радиотехнике (под ред. Гольденберга Л.М.). М.: Радио и связь, 1992. – 224 с.

250