Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И СВЯЗИ



ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И СВЯЗИ

Гриф не секретно Экз. № ___1___

Дипломная работа

курсанта 5 курса 5 батальона

курсанта Кораласова Багашара Болатулы

(воинское звание, фамилия, имя, отчество)

 

Алматы, 2018 г.

ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И СВЯЗИ

Гриф не секретно Экз. № ___1___

Дипломная работа

курсанта 5 курса 5 батальона

курсантаКораласова Багашара Болатулы

(воинское звание, фамилия, имя, отчество)

Тема дипломной работы: Анализ и расчет цифровой системы передачи безпроводного доступа военного назначения

Руководитель: преподаватель кафедры В оенной техники связи

(должность, ученая степень, ученое звание

Подполкокник Маликов Кайрат Сергалиевич

воинское звание, подпись, фамилия, имя, отчество)

 

Рецензент:

 

ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И СВЯЗИ

Кафедра военной техники связи

Гриф не секретно

Экз. № ___1___

Утверждаю

Начальник кафедры ВТС

Полковник            О.Атыкенов

«____»________________2018 г.

ЗАДАНИЕ

На дипломную работу курсанту 5 курса

Отзыв

Руководителя на дипломную работу

курсанта5 курса 5 батальона

Военно-инженерного института радиоэлектроники и связи

курсанта Тюменбаева Алмаза Бекеновича

 (воинское звание, фамилия, имя, отчество)

1. Тема дипломной работы: « Разработка и создание тестового оболочка для автоматизации тестирования военнослужащих по психологическому тесту »

 

Содержание отзыва:

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Выводы:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Руководитель: преподаватель кафедры Военной техники связи

(должность, ученая степень, ученое звание)

 

подполковник                               Маликов Кайрат Сергалиевич

(воинское звание, подпись, фамилия, имя, отчество)

 

 

«___» ___________ 2018 г.                                  _______________________

                                                           (подпись)

 

 

3. Заключение начальника кафедры ВТС ___________

                                ( наименование кафедры)

полковник                                                                     О.Атыкенов

(воинское звание, фамилия и инициалы)

 

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

«___» ____________ 2018 г.                         ______________________

                                                            (подпись)

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Перечень принятых сокращений……………………………………………....

6

Введение……………………………………………………………………..….

7
1

Классификация и построение систем радиодоступа и методов модуляции………………………………………………………………....

  9
  1.1

Обобщённая структурная схема системы радиодоступа……….

9
  1.2

Базовые методы модуляции с эффективным использованием полосы частот  …………………………………………………

  13
 

1.3

Сигналы квадратурной амплитудной модуляции...................... 22
  1.4

Анализ многопозиционных методов передачи с чачтотной модуляцией ………………………………………………………..

  24
  1.4.1

Сигналы многопозиционной ЧМ. OFDM модуляция ………….

24
  1.4.2

Сигналы многопозиционной дискретной и аналоговой ЧМ.

COFDM-ЧМ модуляция…………………………………………..

  28
  1.5

Системы радиосвязи с разнесением каналов приёмо-передачи.

Технология MIMO………………………………………………...

  30
2

Обоснование требований технического задания………………………..

38
3

Сравнительный анализ системных характеристик методов радиодоступа………………………………………………………………

  40
  3.1

Анализ четырехпозиционных методов передачи.…………....

40
 

3.2

Анализ многопозиционных методов передачи …………….... 42
 

3.2.1

Сигналы квадратурной амплитудной модуляцией QAM……. 42
 

3.2.2

Анализ системы передачи с COFDM и частотной модуляцией …………………………………………………….   43
 

3.2.2.1

Оценка помехоустойчивости системы передачи с COFDM- ЧМ модуляцией ………………………………………………..   43
 

3.2.2.2

Анализ эффективности многопозиционных систем передачи 49
4

Разработка структурной схемы системы радиодоступа военной системы связи……………………………………………………………...

  57
4.1

Обоснование структурной схемы системы радиодоступа……………...

57
4.2

Имитационное моделирование модулятора сигналов OFDM………….

65
5

Охрана труда и экологическая безопасность…………………………….

80
  5.1

Характеристика и особенности проектируемого трудового процесса. Факторы влияющие на формирование метеорологических условий на рабочих местах…...……………

    80
  5.2

Оценка максимальновозможных отклонений параметров микроклимата от нормативных значений………………………..

  81
6

Технико-экономическое обоснование разработки цифровой системы передачи беспроводного доступа…………………………

  85
  6.1

Характеристика проекта………………………………………….

85
  6.2

Составление плана на проведение НИР………………………….

85
  6.3

Построение сетевого графика и расчет его основных параметров…………………………………………………………

  92
  6.4

Определение цены научно-технической продукции……………

98
  6.5

Расчет уровня (качества) результата разработки расчета параметров ЦСП…………………………………………………...

  100

Заключение…………………………………………………………………...…

103

Список используемых источников……………………………...…………..…

104

Приложение А – Справка об исследовании патентной литературы…...........

105

Ведомость документов………………………………………………………….

109
         

 

 

Введение

 

В современных условиях ведения боевых действий управление воинскими частями (подразделениями) является таким же решающим фактором успеха, как количество и качество войск и оружия, и в значительной степени определяет успех в решении боевой задачи. Соотношение возможностей управления сторон сейчас – не менее важный показатель, чем соотношение боевых сил и средств.

Система связи должна соответствовать требованиям, предъявляемым к ней системой управления по таким параметрам, как:

1) своевременность – способность обеспечивать прохождение и обработку всех видов информации в заданные сроки или в реальном масштабе времени (при обеспечении требуемых уровней достоверности и безопасности связи);

2) достоверность – способность обеспечивать воспроизведение передаваемых сообщений в пунктах приема с заданной точностью;

3) безопасность – способность противостоять несанкционированному получению, уничтожению и (или) изменению информации, передаваемой (принимаемой, хранимой, обрабатываемой, отображаемой) с использованием технических средств связи и автоматизации управления, а также способность ликвидировать нарушение обмена информацией, возникшее вследствие всех видов воздействий на систему связи и КСА, их элементы.

В современных условиях требования, предъявляемые системой управления к средствам управления, неуклонно ужесточаются.

Кроме того, для удовлетворения потребностей должностных лиц органов управления в служебной информации необходимо предоставление им широкого перечня услуг, разработанных на основе применения современных информационных и телекоммуникационных технологий.

Сегодня для эффективного решения задач управленческой деятельности характерно:

1) широкое использование компьютерной техники, электронных баз данных, комплексов прикладных программ;

2) обмен различными видами информации (видео, речи, графической, картографической, навигационной);

3) обеспечение электронного документооборота.

Все это влечет за собой значительное увеличение объемов информации, передаваемой в интересах управления войсками, причем эту информацию необходимо передать с требуемым качеством, в заданные сроки или в в реальном времени.

Возрастание объемов информации, используемой органами управления, необходимость ее передачи между пунктами управления различных звеньев управления в близком к реальному или в реальном масштабе времени – все это требует адекватных мер по решению задач совершенствования системы связи и АСУ Вооруженных Сил.

В связи с этим принципы построения, состав и задачи системы связи Вооруженных Сил на современном этапе требуют коренного пересмотра, а их техническое оснащение – перевооружения.

Выполнение задач обеспечения обороноспособности страны невозможно без совершенствования системы управления Вооруженных Сил и развития ее технической основы – системы связи

В настоящее время основные усилия Управления начальника Связи Вооруженных Сил, касательно этого вопроса, сосредоточены на поэтапном переводе первичной сети связи Вооруженных Сил на цифровое телекоммуникационное оборудование и вторичных сетей связи Вооруженных Сил на цифровое оборудование обработки информации.

С этой целью закупается цифровое телекоммуникационное оборудование, внедряются средства электронного документооборота и перспективные средства защиты информации, проводятся работы по строительству волоконно-оптических линий связи, цифровых радиорелейных линий связи на направлениях между узлами связи пунктов управления, линиях привязки к объектам единой сети электросвязи. Идет замена аналогового оборудования каналообразования и устаревших типов автоматических телефонных станций и ручных коммутаторов на цифровые.

В решаемых задачах по переводу системы связи Вооруженных Сил на цифровое телекоммуникационное оборудование наиболее сложной задачей является перевод ее полевой компоненты.

Высокие требования к полевой компоненте обусловлены тем, что информационное превосходство на поле боя эквивалентно увеличению боевой мощи и зачастую является определяющим. Создание единого информационного пространства на поле боя требует гарантированного предоставления услуг связи должностным лицам органов управления не только на пунктах управления, но и в отрыве от них. Для решения данных задач применению беспроводных телекоммуникационных технологий альтернативы нет.

Внедрение беспроводных телекоммуникационных технологий в систему связи Вооруженных Сил позволит:

1) повысить эффективность управления войсками за счет использования возможностей современных информационных технологий;

2) обеспечить гарантированное доведение приказов (команд) боевого управления от высшего звена управления до исполнительных звеньев с требуемыми вероятностно-временными характеристиками;

3) реализовать возможности многовариантных действий войск, адекватных масштабам и характеру действий противника, повысить оперативность общего и детального планирования их применения;

4) наладить информационно-техническое взаимодействие органов управления различными видами боевого, технического и тылового обеспечения Вооруженных Сил, других войск, на всех уровнях управления в мирное и военное время.

 

Б ) OQPSK

 

Рисунок 1.10 – Сигналы: a) QPSK; 6) OQPSK.

 

Если сигнал, модулированный QPSK, подвергается фильтрации для уменьшения побочных максимумов спектра, результирующий сигнал больше не будет иметь постоянной огибающей и, фактически, случайный фазовый сдвиг на 180° вызовет моментальное обращение огибающей в нуль (рисунок 1.10, а). Если эти сигналы применяются в спутниковых каналах, где используются нелинейные усилители, постоянная огибающая будет восстанавливаться. Однако в то же время восстанавливаться будут и все нежелательные частотные боковые максимумы, которые могут интерферировать с сигналами соседних каналов и других систем связи.

При модуляции ОQPSK потоки импульсов dI(t) и dQ(t) разнесены и, следовательно не могут одновременно изменить состояние. Несущая не может изменять фазу на 180°, поскольку за один раз переход может сделать только один из компонентов. За каждые Т секунд фаза может измениться только на 0° или ±90°. На рисунке 1.10, б показан типичный сигнал OQPSK для последовательности, представленной на рисунке 1.9 Если сигнал OQPSK становится сигналом с ограниченной полосой, возникающая межсимвольная интерференция приводит к легкому спаду огибающей в области переходов фазы на ±90°, но поскольку переходов на 180° при OQPSK нет, огибающая не обращается в нуль, как это происходит при QPSK. Если сигнал OQPSK с ограниченной полосой проходит через нелинейный транспондер, спад огибающей устраняется; в то же время высокочастотные компоненты, связанные с исчезновением огибающей, не усиливаются. Таким образом, отсутствует внеполосная интерференция.

Главное преимущество OQPSK перед QPSK (устранение внеполосной интерференции) наводит на мысль, что можно дополнительно усилить формат OQPSK, устранив разрывные переходы фазы. Это стало мотивацией разработки схем модуляции без разрыва фазы (continuous phase modulation - СРМ). Одной из таких схем является манипуляция с минимальным сдвигом (minimum shift keying - MSK) [1, 4]. MSK можно рассматривать как частный случай частотной манипуляции без разрыва фазы (continuous-phase frequency shift keying - CPFSK) или как частный случай OQPSK с синусоидальным взвешиванием символов. В первом случае сигнал MSK можно представить следующим образом:

 

                           (1.5)

 

где f0 - несущая частота;

  dk ± 1 представляет биполярные данные, которые передаются со скоростью R = 1/Т, а хк – это фазовая постоянная для к-гo интервала передачи двоичных данных. Отметим, что при dk = 1 передаваемая частота - это f0 + 1/4Т, а при dk = -1 - это fo - 1/4Т. Следовательно, разнесение тонов в MSK составляет половину от используемого при ортогональной FSK с некогерентной демодуляцией, откуда и название - манипуляция с минимальным сдвигом. В течение каждого Т-секундного интервала передачи данных значение хк постоянно, т.е. хк=0 или π, что диктуется требованием непрерывности фазы сигнала в моменты t = кТ. Это требование накладывает ограничение на фазу, которое можно представить следующим рекурсивным соотношением для хк.

 

  - по модулю 2 π                                (1.6)

 

Уравнение (1.5) можно переписать в квадратурном представлении.

 

     (1.7)

 

 

Синфазный компонент обозначается как aкcos (π t/27) cos 2тf0, где cos 2 π f0 - несущая, cos (π t/2Т) - синусоидальное взвешивание символов, ак - информационно-зависимый член. Подобным образом квадратурный компонент - это bksin(π t/27) sin 2 π f0y, где sin 2 π f0t— квадратурное слагаемое несущей, sin (π t/27) - такое же синусоидальное взвешивание символов, а bk - информационно-зависимый член. Может показаться, что величины ак и, bk могут изменять свое значение каждые Т секунд. Однако из-за требования непрерывности фазы величина ак может измениться лишь при переходе функции cos (π t/2Т).через нуль, а bk - только при переходе через нуль sin (π t/2Т). Следовательно, взвешивание символов в синфазном или квадратурном канале - это синусоидальный импульс с периодом 2Т и переменным знаком. Как и в случае OQPSK, синфазный и квадратурный компоненты сдвинуты относительно друг друга на Т секунд.

Отметим, что хк в уравнении (1.6) - это функция разности между прежним и текущим информационными битами (дифференциальное кодирование). Таким образом, величины ак и bк в уравнении (1.7) можно рассматривать как дифференциально кодированные компоненты исходных данных dk. Однако чтобы биты данных dk были независимы между собой, знаки последовательных импульсов квадратурного и синфазного каналов от одного импульсного интервала, длительностью 2Т секунд, до следующего должны быть случайными импульсами. Таким образом, если уравнение (1.7) рассматривать как частный случай модуляции OQPSK, его можно переписать в иной (недифференциальной) форме

 

                            (1.8)

 

где di(t), и dQ(t) имеют такой же смысл синфазного и квадратурного потоков данных, как и в уравнении (1.5). Схема MSK, записанная в форме (1.7), иногда называется MSK с предварительным кодированием (precoded MSK). Графическое представление уравнения (1.7) дано на рисунке 2.4. На рисунке 1.11, aи в показано синусоидальное взвешивание импульсов синфазного и квадратурного каналов. Эти последовательности представляют собой те же информационные последовательности, что и на рисунке 2.2, но здесь умножение на синусоиду дает более плавные переходы фазы, чем в исходном представлении данных. На рисунке 1.11, б и г показана модуляция ортогональных компонентов cos (2кf0Т) и sin (2лf0Т) синусоидальными потоками данных. На рисунке 1.11, д представлено суммирование ортогональных компонентов, изображенных на рисунке 1.11, б и г. Итак, из уравнения (1.5) и рисунок. 1.11 можно заключить следующее: 1) сигнал s(t) имеет постоянную огибающую; 2) фаза радиочастотной несущей непрерывна при битовых переходах; 3) сигнал s(t) можно рассматривать как FSK-модулированный сигнал с частотами передачи f0+1/4T и f0- 1/4T. Таким образом, минимальное разнесение тонов, требуемое при модуляции MSK, можно записать следующим образом:

 

                                                                     (1.9)

 

При использовании многопозиционной ФМ (М-аrу phase shift keying - MPSK полосу пропускания можно судить в n раз, где n-кратность модуляции, определяемая как n = log2m, а m позиционность ФМ, равная числу используемых фаз. При этом на каждый сигнальный вектор m-позиционной ФМ передается n информационных двоичных символов.

 

 

а) модифицированный синфазный поток битов;

б) произведение синфазного потока битов и несущей;

в) модифицированный квадратурный поток битов;

г) произведение квадратурного потока битов и несущей;

д) сигнал MSK

 

Рисунок 1.11 – Манипуляция с минимальным сдвигом

(minimum shift keying - MSK)

 

Из уравнения (1.4) можно видеть, что модуляция QPSK состоит из двух независимых потоков. Один поток модулирует амплитуду косинусоидальной функции несущей на уровни +1 и -1, а другой - аналогичным образом синусоидальную функцию. Результирующий сигнал называется двухполосным сигналом с подавлением несущей (double-sideband suppressed-carrier - DSB-SC), поскольку полоса радиочастот вдвое больше полосы немодулированного сигнала и не содержит выделенной несущей.

 

ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ.

 

Одной из главных проблем в системах военной связи в дециметровом и СВЧ диапазоне является передача сигнала в условиях многолучевого распространения. За счет неидеальной импульсной характеристики канала связи возникают частотно-селективные замирания (ЧСЗ) переданного сигнала. Для стандартных методов передачи цифровой информации на одной несущей частоте полные замирания отдельных частотных компонент в спектре приводят к необратимым искажениям сигнала, и соответственно к неограниченному росту ошибок.

Особенно ярко проявляются эффекты замирания при работе в непрямой видимости (NLOS - not line on sight) при «многоскачковых» трассах, обусловленных отражениями от земной поверхности и ионосферы; при радиосвязи в прямой видимости (LOS - line on sight) за счет сигналов отраженных от поверхности. При этом происходит сужение полосы когерентности канала, за счет больших временных интервалов рассеяния лучей, и как следствие увеличение частотно-фазовых искажений в принятом сигнале. Время когерентности канала в дециметровом диапазоне варьируется в широких пределах, и обусловливается скоростью изменения параметров ионосферы, либо относительным движением объекта (доплеровское рассеяние), приводя к быстрым время-селективным замираниям сигнала.

Актуальным решением проблемы NLOS явились многочастотные системы модуляции. Главная идея многопозиционных систем - разделение последовательного цифрового потока данных на большое число низкоскоростных потоков, передаваемых на отдельных ортогональных поднесущих. Благодаря большому числу поднесущих частот, в комбинации с помехоустойчивым кодированием, возможно восстановление отдельных поднесущих, ослабленных вследствие частотно-селективных замираний в канале. Идея многопозиционных систем была реализована в широко применяемом сейчас виде модуляции COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing - ортогональное частотное разделение каналов с кодированием). Модуляция COFDM представляет собой обратное преобразование Фурье (IFT), демодуляция - прямое (FT). В существующих системах для эффективной работы в условиях NLOS используется от 64 до 8192 поднесущих частот. Использование аналитических многопозиционных сигналов позволило добиться высоких значений спектральной эффективности радиочастотных систем.

При всех достоинствах многопозиционных систем, данный вид модуляции имеет и существенные недостатки - большое отношение пиковой мощности сигнала к его усредненной мощности ( пикфактор сигнала), а также эффект нарушения ортогональности поднесущих частот в быстрых релеевских каналах связи с многолучевостью, приводящий к взаимным перекрестным помехам между поднесущими частотами. Многочастотные сигналы очень чувствительны к системным нестабильностям, что в отдельных случаях может приводить к существенному росту внеполосных излучений.

Значительный пикфактор многопозиционных сигналов обусловливает применение линейных каскадов усиления. Линейные усилители мощности достаточно сложны в изготовлении, дороги и имеют очень низкий коэффициент полезного действия, в связи с этим неизбежны дополнительные энергетические затраты на построение передающих трактов, поэтому требуется рассмотрение и анализ новых методов обработки сигнала COFDM для повышения не только энергетической эффективности, но и помехоустойчивости подобных систем.

Как показывает обзор литературы, методам снижения пикфактора посвящен целый ряд работ отечественных и зарубежных авторов. В настоящее время на практике используют два метода уменьшения пикфактора многопозиционных сигналов. Один из них - метод амплитудного ограничения [5, 6]. Он дает худшие характеристики вероятности ошибки ( до 10-3), за счет снижения отношения сигнал/шум и требует дополнительной фильтрации внеполосных излучений.

Другой основан на выборе закона кодирования начальных фаз гармонических составляющих ( задача Л.И. Мандельштама), [7, 8].

Все выше рассмотренные методы лишь частично решают проблему снижения пикфактора многопозиционных сигналов, при этом либо ухудшая вероятность ошибки при передаче информации, либо снижая пропускную способность канала и усложняя системы кодирования и декодирования. В рассмотренных методах проблема многопозиционных сигналов в условиях быстрых релеевских замираний не рассматривалась

Впервые предложен метод, позволяющий бороться с основными недостатками многопозиционных сигналов - низкой энергетической эффективностью и нарушением ортогональности поднесущих частот при нестационарности параметров канала связи.


 


Характеристика проекта

Аппаратура данного типа в РК серийно не выпускается. На данный момент войска связи нуждаются во внедрении подобной системы, из соображений защиты передаваемой информации от помех предпочтение отдается разработкам республиканских предприятий. Зарубежные аналоги разрабатываемой системы отличаются высокой стоимостью, поэтому разработка данного изделия, вероятней всего, будет экономически оправдана. Значение экономического обоснования целесообразности разработки методики анализа особенно возрастает в условиях рыночной экономики.

При проведении данной работы обоснованным является применение системы сетевого планирования. Сетевое планирование научных разработок является мощной системой экономии ресурсов.

В технико-экономическом обосновании выделим и рассмотрим следующие пункты: определение перечня, трудоемкости и длительности научно-исследовательских работ, состава исполнителей; построение сетевого графика выполнения предусмотренных работ; расчет себестоимости и договорной цены данной разработки на15.05.18 г. за счёт средств РК; расчет комплексного научно-технического уровня данной разработки.

Собственник разработки – Министерство Обороны Республики Казахстан  в лице военного факультета ети связи и системы коммутаций.

5.2 Составление плана на проведение НИР

План составляется в виде таблицы, при этом определяется перечень этапов и работ, выполняемых при проведении научно-исследовательских работ, исполнители и трудоемкость работ. По каждому виду работ следует определить количество и состав исполнителей (должность и квалификационный уровень). Оценка продолжительности каждой из работ, включенных в сетевой график, представляет собой ответственную и сложную задачу. Объективность этой оценки существенно влияет на эффективность сетевого планирования.

Оценки продолжительности выполнения работ могут быть детерминированными и вероятностными. Выполнение большинства работ по НИР и ОКР всегда связано с элементами неопределенности ввиду их новизны, поэтому однозначно определить продолжительность работ, включенных в сетевой график, трудно. В связи с этим воспользуемся тремя вероятностными оценками продолжительности выполнения работ.

В ходе выполнения дипломного проекта было задействовано два человека: научный руководитель (НР), ответственный исполнитель (ОИ), за каждым закреплены отдельные части работ из всего комплекса.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Дипломная работа представляет собой анализ, посвященный решению важной прикладной задачи по увеличению эффективности использования системы радиодоступа в военной системе связи. В результате проведенного теоретического  анализа, подтвержденного преимущественно вычислительными экспериментами, получены следующие обоснованные результаты:

1) Выявлены достоинства и недостатки QPSK модуляции используемой в военных системах радиодоступа;

2) Выявлены достоинства и недостатки QAM модуляции используемой в военных системах радиодоступа;

3) Выявлены достоинства и недостатки СOFDM модуляции используемой в военных системах радиодоступа;

4) Был предложен и обоснован для использования в военной системе радиодоступа новый вид модуляции - СOFDM – ЧМ;

5)  Была разработана функциональная схема радиодоступа с использованием оптимальных методов модуляции;

6) построена имитационная модель модулятора сигналов OFDM с использованием программного пакета Simulink, входящего в состав Matlab.

К рекомендациям по практическому использованию результатов можно отнести:

1) Проведённый в данной дипломной работе анализ методов модуляций в дальнейшем позволит создать военную систему радиодоступа с более выгодными выходными параметрами.

2) Разработанную военную систему радиодоступа на основе использования оптимальных методов модуляций целесообразно использовать на полевых узлах связи обусловлена тем, что информационное превосходство на поле боя эквивалентно увеличению боевой мощи и зачастую является определяющим. Создание единого информационного пространства на поле боя требует гарантированного предоставления услуг связи должностным лицам органов управления не только на пунктах управления, но и в отрыве от них.

Таким образом, внедрение оптимальных методов модуляций в военной системе радиодоступа позволит:

1) повысить частотную и энергетическую эффективность;

2) исключить влияния МСИ при обработке сигнала;

3) уменьшить схемотехнические затраты;

4) снизить пикфактор сигнала;

5)  снизить системные искажения,

    Таким образом, можно сделать вывод, что разработанная система радиодоступа с использованием оптимальных методов модуляции позволяет эффективнее использовать полосу частот, увеличить скорость и дальность передачи информации, а также позволяет увеличить помехоустойчивость.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Справки об исследовании патентной литературы.

 

Таблица А.1- Перечень просмотренных материалов.

Название выявленных аналогов, источников Отличительные признаки, сущность аналогов
МПК H04J13/00, RU Способ передачи и приема в мобильной многоантенной многочастотной системе радиосвязи, использующей пространственно-временное кодирование. Источник: Fips.ru Способ передачи в многоантенной многочастотной системе радиосвязи, использующей пространственно-временное кодирование, заключающийся в том, что на передающей стороне осуществляют пространственно-временное кодирование входного потока символов, формируя M параллельных потоков кодированных символов так, что каждый блок M символов входного потока преобразуется в блоки M кодированных символов каждого из M параллельных потоков, каждый из M потоков кодированных символов преобразуют в радиосигнал и передают с соответствующей антенны, на приемной стороне принимаемый сигнал каждой из N приемных антенн преобразуют в поток блоков M корреляционных откликов символов, для каждой приемной антенны осуществляют пространственно-временное декодирование потока блоков M корреляционных откликов символов, формируя поток декодированных символов антенны, если число передающих антенн больше двух, выполняют компенсацию взаимных помех смежных декодированных символов друг на друга, осуществляют взвешенное объединение декодированных символов N приемных антенн, формируя оценки символов потока, отличающийся тем, что перед преобразованием в радиосигнал и передачей с соответствующей антенны каждый из M потоков кодированных символов преобразуют в многочастотный сигнал так, чтобы каждый блок M кодированных символов модулировал одну поднесущую многочастотного сигнала, периодически выполняют измерение среднего отношения сигнал-шум и глубины замираний сигнала в частотно-временной области по декодированным символам N приемных антенн, находят расчетное значение глубины замираний сигнала в частотно-временной области, как элемент заданного множества расчетных значений глубины замираний, наиболее близкий к найденной глубине замираний сигнала в частотно-временной области, определяют частоту Доплера по декодированным символам N приемных антенн, находят нормированную частоту Доплера, как произведение частоты Доплера и длительности OFDM символа, находят расчетное значение нормированной частоты Доплера, как элемент заданного множества расчетных значений нормированной частоты Доплера, наиболее близкий к модулю найденной нормированной частоты Доплера, для каждого из возможных значений числа передающих антенн, определяют расчетную вероятность пакетной ошибки по измеренному среднему отношению сигнал-шум, найденному расчетному значению нормированной частоты Доплера и по найденному расчетному значению глубины замираний сигнала в частотно-временной области для всех возможных значений скорости передачи данных многочастотной системы радиосвязи, определяют оптимальную скорость передачи данных, как максимальную скорость передачи данных, для которой расчетная вероятность пакетной ошибки не превышает целевого значения пакетной ошибки, если все возможные скорости передачи данных многочастотной системы радиосвязи не обеспечивают вероятности пакетной ошибки, меньшей, чем целевое значение пакетной ошибки, оптимальную скорость передачи данных полагают равной минимальной скорости передачи данных, находят оптимальное число передающих антенн как величину, при которой спектральная эффективность многочастотной системы связи, определяемая вероятностью пакетной ошибки и оптимальной скоростью передачи данных, максимальна, передают значения оптимального числа передающих антенн и оптимальной скорости передачи данных на передающую сторону, на передающей стороне устанавливают число передающих антенн равным оптимальному числу передающих антенн и скорость передачи данных равной оптимальной скорости передачи данных.
H04L27/26, DE Cпособ передачи сигналов в системе радиосвязи Fips.ru Способ передачи сигналов, при котором на стороне передачи, по меньшей мере, один символ (R) кадра (SF) или временного сегмента снабжается защитным интервалом (cp*), увеличенным по сравнению с другими символами (D) кадра (SF) или временного сегмента, причем упомянутый, по меньшей мере, один символ (R) с увеличенным защитным интервалом (cp*) имеет содержание, известное на стороне приемника.
H04L900, FI Высокоскоростная передача в режиме передачи и приема с разнесением Fips.ru Способ передачи комплексных символов с использованием матрицы кода передачи, заключающийся в том, что формируют упомянутую матрицу кода передачи, в которой каждый из упомянутых комплексных символов является составной частью, по меньшей мере, двух элементов упомянутой матрицы кода передачи, и в которой, по меньшей мере, некоторые из упомянутых элементов матрицы составлены линейным смешением, по меньшей мере, двух упомянутых комплексных символов, и передают матрицу кода передачи, по меньшей мере, частично параллельно с использованием, по существу, ортогональных ресурсов передачи сигналов и, по меньшей мере, трех лучей от разных передающих антенн
H04J11/00, RU Способ снижения значения пиковой мощности сигналов и многочастотная система для его реализации Fips.ru Способ снижения отношения пиковой мощности сигнала к его средней мощности PAPR в многочастотных системах связи, в которых информационный символ образован множеством сигналов, каждый из которых центрирован на одной из множества несущих частот, отличающийся тем, что в передатчике множество несущих частот разбивают на несколько частей - подмножеств несущих частот, информационный символ, значение PAPR которого не превосходит требуемый порог PAPR0, передают на всех несущих, информационный символ, значение PAPR которого превосходит требуемый порог PAPRo, разбивают на несколько частей - подсимволов, при этом количество этих частей равняется количеству подмножеств поднесущих, каждую часть символа передают как полный символ, в котором данные передают только на одной части несущих, остальные несущие не модулируют, в приемнике осуществляют идентификацию прихода неполного символа путем анализа амплитуд сигналов несущих, которые не модулируют в случае разбиения символа.
H04B7/26, RU Cпособ адаптивного управления пик-фактором сигнала Fips.ru Способ адаптивного управления пик-фактором сигнала, включающий выработку опорных сигналов и оптимальное управление пиковой мощностью через поднесущие, отличающийся тем, что предварительно выполняют интерполяцию выходного OFDM символа за пределы базовой полосы, после чего оптимальные управления подают сразу на все информационные и внеполосные поднесущие, которые затем подвергают цифровой фильтрации в частотной области, преобразуют с помощью обратного дискретного преобразования Фурье во временные отсчеты, которые используют для выработки опорных сигналов и оптимальных управлений по смешанному среднеквадратическому критерию, минимизируя одновременно пик-фактор сигнала и искажения модулирующих символов.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Перечень принятых сокращений……………………………………………...............

   

Введение……………………………………………………………………..…………

   
1

Классификация и построение систем радиодоступа и методов модуляции………………………………………………………………...........

     
1.1   Обобщённая структурная схема системы радиодоступа…………………

 

1.2   Базовые методы модуляции с эффективным использованием полосы частот  …………………………………………………………………...

 

 

1.3   Сигналы квадратурной амплитудной модуляции.........................................

 

1.4   Анализ многопозиционных методов передачи с чачтотной модуляцией ………………………………………………………………………………

 

 

1.4.1   Сигналы многопозиционной ЧМ. OFDM модуляция …………………..

 

1.4.2   Сигналы многопозиционной дискретной и аналоговой ЧМ. COFDM-ЧМ модуляция…………………………………………………...

 

 

1.5   Системы радиосвязи с разнесением каналов приёмо-передачи. Технология MIMO………………………………………………..................

 

 

2

Обоснование требований технического задания…………………..………

   
3

Сравнительный анализ системных характеристик методов радиодоступа……………………………………………………………….…

     
3.1   Анализ четырехпозиционных методов передачи.…………...................

 

3.2   Анализ многопозиционных методов передачи …………….......................

 

3.2.1   Сигналы квадратурной амплитудной модуляцией QA…………………

 

3.2.2   Анализ системы передачи с COFDM и частотной модуляцией ………………………………………………………………………………

 

 

3.2.2.1   Оценка помехоустойчивости системы передачи с COFDM- ЧМ модуляцией ………………………………………………………………….

 

 

3.2.2.2   Анализ эффективности многопозиционных систем передачи…………

 

4

Разработка структурной схемы системы радиодоступа военной системы связи…………………………………………………………………………….

     
4.1

Обоснование структурной схемы системы радиодоступа…………….........

   
4.2

Имитационное моделирование модулятора сигналов OFDM………………

   
5

Технико-экономическое обоснование разработки цифровой системы передачи беспроводного доступа……………………………………………

     
5.1   Характеристика проекта…………………………………………….…….

 

5.2   Составление плана на проведение НИР…………………………………...

 

5.3   Определение цены научно-технической продукции……………………

 

5.4   Расчет уровня (качества) результата разработки расчета параметров ЦСП…………………………………………………......................................

 

Заключение………………………………………………………………………...…

   

Список используемых источников……………………………...……………………

   

Приложение А – Справка об исследовании патентной литературы….....................

   
           

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Перечень принятых сокращений……………………………………………....        

Введение……………………………………………………………………..….

1  Классификация и построение систем радиодоступа и методов модуляции……………………………………………………………….....       

 

1.1         Обобщённая структурная схема системы радиодоступа…………….

1.2         Базовые методы модуляции с эффективным использованием полосы частот  …………………………………………….………...     

 

1.3    Сигналы квадратурной амплитудной модуляции..................................      

1.4         Анализ многопозиционных методов передачи с чачтотной модуляцией ……………………………………………………………..    

 

1.4.1      Сигналы многопозиционной ЧМ. OFDM модуляция ………………..

1.4.2      Сигналы многопозиционной дискретной и аналоговой ЧМ.

COFDM-ЧМ модуляция………………………………………………... 

 

1.5         Системы радиосвязи с разнесением каналов приёмо-передачи.

Технология MIMO………………………………………………............

 

2  Обоснование требований технического задания………………………

3  Сравнительный анализ системных характеристик методов радиодоступа…………………………………………………………….…      

 

3.1         Анализ четырехпозиционных методов передачи.………….............        

3.2         Анализ многопозиционных методов передачи ……………................

3.2.1      Сигналы квадратурной амплитудной модуляцией QA………………

3.2.2      Анализ системы передачи с COFDM и частотной модуляцией ……………………………………………………………………………  

 

3.2.2.1            Оценка помехоустойчивости системы передачи с COFDM- ЧМ модуляцией ……………………………………………………………..  

 

3.2.2.2            Анализ эффективности многопозиционных систем передачи………  

4  Разработка структурной схемы системы радиодоступа военной системы связи……………………………………………………………...   

 

4.1 Обоснование структурной схемы системы радиодоступа……………...      

4.2 Имитационное моделирование модулятора сигналов OFDM………….      

5  Технико-экономическое обоснование разработки цифровой системы передачи беспроводного доступа…………………………       

 

5.1         Характеристика проекта……………………………………………….. 

5.2         Составление плана на проведение НИР………………………………. 

5.3         Определение цены научно-технической продукции………………… 

5.4         Расчет уровня (качества) результата разработки расчета параметров ЦСП…………………………………………………...............................

Заключение…………………………………………………………………...…

Список используемых источников……………………………...…………..…        

Приложение А – Справка об исследовании патентной литературы…...........       

 

Целью дипломного проекта является разработка и обоснование функциональной схемы цифровой системы передачи беспроводного доступа военного назначения.

В дипломном проекте был проведен сравнительный анализ базовых и многопозиционных видов модуляций.

На основании сравнительного анализа модуляций и беспроводных способов передачи была разработана и обоснована функциональная схема военной системы радиодоступа, разработан программный модуль и выполнено имитационное моделирование модулятора сигналов OFDM.

В дипломном проекте приводится технико-экономическое обоснование разработки цифровой системы передачи беспроводного доступа военного назначения.

 

 

 

Гриф не секретно Экз. № ___1___

РЕЦЕНЗИЯ

На дипломную работу

курсанта5 курса 5 батальона

ВОЕННО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И СВЯЗИ

Гриф не секретно Экз. № ___1___

Дипломная работа

курсанта 5 курса 5 батальона

курсанта Кораласова Багашара Болатулы

(воинское звание, фамилия, имя, отчество)

 

Алматы, 2018 г.


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2019-06-08; Просмотров: 58; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.218 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь