Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Радиотехника и телекоммуникации

Диссертационная работа:

Антонов Геннадий Васильевич. Повышение эффективности реализации высокоскоростных (до сотен МБИТ/С) фазовых модемов : ил РГБ ОД 61:85-5/4959

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ • 4

1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ РЕАЛИЗАЦИОННЫХ ПОГРЕШНОСТЕЙ НА

ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ФАЗОВЫХ МОДЕМОВ 11

1.1. Классификация структурных схем фазовых манипуляторов и фазовых детекторов 41

1.2. Влияние ограниченных помех на помехоустойчивость 23

1.3. Влияние искажения системы сигналов на помехоустойчивость ЬЬ

1.4. Характеристики перемножителей 46

1.5. Влияние характеристик перемножителей модулятора на помехоустойчивость 5Z

1.6. Влияние характеристик перемножителей демодулятора на помехоустойчивость 63

1.7. Влияние глубокого ограничения сигнала на входе когерентного фазового детектора на помехоустойчивость 45

1.8. Выводы

2. ИССЛЕДОВАНИЕ И СИНТЕЗ АНАЛОГОВЫХ И ДИСКРЕТНЫХ

УЗЛОВ МОДЕМОВ ЗЬ

2.1. Основы теории квазипер перемножителей S3

2.2. Разработка фазового детектора высокоскоростного модема 101

2.3. Синтез регулярных схем дифференциальных ко деров и декодеров 111

2.4. Разработка дискретного компенсатора межсимвольных помех 35"

2.5. Методика настройки полиномиальных фильтров метрового диапазона 1SH

2.6. Выводы

3. АНАЛОГОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МОДЕМОВ W

3.1. Основные параметры аналоговой модели высокоскоростных модемов 1?7

3.2. Множительно-делительные устройства аналоговой модели высокоскоростного модема 180

3.3. Результаты аналогового моделирования высокоскоростных модемов 193

3.4. Выводы 196

4. РАЗРАБОЖА, РЕАЛИЗАЦИЯ, ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТ

НОГО МОДЕМА

4.1. Требования технического задания 198

4.2. Разработка модулятора Z04

4.3. Разработка демодулятора 105

4.4. Экспериментальные исследования модема Z10

4.5. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ  

Введение к работе:

Увеличение объема передаваемой информации является непре -меннкм условием развития цивилизации и культуры; этот факт находит отражение в основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981-85 годы и на период до 1990 года. Широкое внедрение вычислительной техшки в научные исследования, в процессы производства и проектирования требуют передачи больших потоков информации .в цифровой форме; господствующие в настоящее время тенденции "цифрязации" аналоговых источников сообщения (телефон, радиовещание, телевидение) таюке делают актуальной проблему повышения эффективности такого ванного узла систем связи, как модемы.

К основным задачам теории и практики модемов для передачи дискретной информации по каналам связи относятся: увеличение абсолютной скорости передачи информации при сохранении относитель ной скорости; увеличение относительной скорости; повышение достоверности. Естественно, что все эти задачи должны решаться с учетом экономических факторов, которые связаны с простотой и технологичностью проектируемых устройств.

Первая из названных выше задач требует создания аппаратуры, работающей на высоких частотах (до сотен мегагерц). Вторая предусматривает разработку многопозиционных модемов, а третья -разработку сложных методов формирования и обработки сигналов.

Повышение эффективности систем связи, так же как и любых технических систем, возможно двумя путями: алгоритмическим и реализационным. Между этими подходами существует сложное взаимодействие. С одной стороны, разработка новых эффективных алго 5

ритмов требует, как правило, реализации сложных устройств, а с другой стороны, расширение реализационных возможностей стимулирует разработку новых алгоритмов. Вообще, жизненность того или иного нового алгоритма доказывается, в конечном счете, только реализацией и испытанием в рабочих условиях. Повышение эффективности за счет лучшей реализации остается актуальным и в рамках "старых" алгоритмов, так как стоимости каналов связи значительно превышают стоимость оконечного оборудования.

При реализации заданного оптимального алгоритма возникают три основные проблемы: какими точностными характеристиками должны обладать узлы, реализующие алгоритм, для того, чтобы качество работы модема было бы не хуже заданного; как добиться того, чтобы эти точностные характеристики имели место; как сделать узлы максимально простыми и технологичными при сохранении требуемых точностных характеристик.

Следует отметить, что цифровые реализации, по существу, снимают вторую из перечисленных проблем и переводят третью в сферу цифровой вычислительной техники. Безусловно, цифровые реализации являются перспективными, и области их использования будут расширяться. Шесте с тем, полный переход на цифровые реализации в технике модемов в настоящее время и в достаточно далекой перспективе вряд ли возможен. Это объясняется несколькими обстоятельствами. Во-первых, полностью цифровые реализации проигрывают аналоговым по быстродействию. Во-вторых, сложность цифровых реализаций некоторых узлов при заданной точности превышает сложность аналоговых реализаций. В-третьих, на высоких частотах потребление энергии цифровыми узлами значительно выше, нежели аналоговыми. Указанные обстоятельства приводят к тому, что за исключением сравнительно низкоскоростных систем, где возможны чисто цифровые реализации, современные модемы являются гибридными системами, включающими в себя аналоговые, дискретные и цифровые элементы. Доля элементов каждого типа зависит от конкретных условий и меняется с развитием элементного базиса. Не касаясь чисто цифровых реализаций, в настоящей .диссертационной работе рассматриваются как аналоговые, так и дискретные узлы.

Решение первой из проблем требует установления связи между характеристиками качества работы модема и точностными параметрами составляющих его узлов. В известной технической литературе подробно изучены некоторые важные вопросы, связанные с влиянием отдельных узлов и качеетвом реализаций на помехоустойчивость модемов /I...29/. Наиболее подробно изучалось влияние систем синхронизации, характеристик фильтров, точности и стабильности фазы опорного колебания. Шесте с тем, влияние характеристик перемнокителей, которые составляют основу модуляторов и демодуляторов, исследовалось сравнительно мало /I/. Расчеты подобного рода в общем виде чрезвычайно трудны. В последнее время появились работы, в которых используются методы цифрового моделирования /11,25/. .В тех случаях, когда в состав модели включаются инерционные элементы (фильтры), вреїш расчета каждой точки может быть значительным. Это приводит к тому, что моделирование модема при малых вероятностях : ошибки методом Монте-Карло невозможно из-за большого времени счета. Обычно моделируют лишь прохождение сигнала, а влияние помех оценивается аналитически. Этот прием возможен лишь в тех случаях, когда весь тракт обработки сигнала является линейным или близким к линейному.

Представляется, что наряду с цифровым моделированием, перспективным является и аналоговое моделирование модемов. Аналоговые модели ближе к реальным устройствам и позволяют более полно отразить их особенности.

Разработка аналоговых перемножителей для реализации модемов также актуальна, ввиду того, что выпускаете в настоящее время пе-рємнош ітели не позволяют решить некоторые важные реализационные задачи. К числу этих задач прежде всего относятся: построение высококачественных манипуляторов и фазовых детекторов, обеспечивающих возможность принятия "мягких"решений, при высоких скоростях передачи (десятки-сотни Мбит/с) и относительно широкополосном сигнале (относительная полоса - десятки процентов); реализация устройств аналогового моделирования с гарантированной точностью.

В настоящее время имеется тенденция к все возрастающему применению дискретных интегральных микросхем для реализации аппаратуры связи, что связано с их известными преимуществами (стабильность, технологичность) по сравнению с аналоговыми /30...34/.

Если исключить Чисто цифровые реализации, то уменьшение количества аналоговых элементов возможно путем создания таких реализационных алгоритмов, в которых по возможности раньше осуществляется переход к логической обработке.

Переход к многопозиционным (многократным) системам приводит к быстрому росту сложности логических узлов модемов. Ввиду того, что в настоящее время наиболее распространены двух- и четнрехпо-зиционные системы сигналов, вопросы рациональной реализации логических узлов многопозиционных модемов в известной литературе освещены мало.

Такім образом, в настоящей диссертационной работе рассмотрены следующие группы вопросов: влияние точности реализации отдельных узлов на помехоустойчивость модемов; исследование и синтез узлов, обеспечивающих возможность уменьшения энергетических потерь и улучшения конструктивно-технологических показателей фазовых модемов; разработка, реализация и экспериментальное исследование высокоскоростных модемов.

В результате исследований вышеперечисленных групп вопросов получены следующие основные научные результаты.

Исследовано влияние характеристик перемножителей на помехоустойчивость многократных модемов; получены аналитические зависимости реализационных энергетических потерь фазовых модемов от погрешностей реализации перемножителей.

Исследовано влияние глубокого ограничения входного сигнала демодулятора на помехоустойчивость когерентных демодуляторов и на этой основе оценена возмоішость замены аналоговых перемножите-л е й ди с кре тннми.

Разработан метод синтеза дифференциальных кодирующих и декодирующих устройств модемов с фазоразностной манипуляцией, обеспечивающий регулярность построения и простоту схем при различных кратностях манипуляции.

Разработан метод рациональной настройки полиномиальных фильтров метрового диапазона волн.

Исследован разработанный дискретный компенсатор межсимвольных помех и дана оценка его эффективности.

Развиты методы синтеза перемножителей и разработаны широкополосные перемножители высокоскоростных модемов, а также прецизионные перемнокители и делители для аналогового моделирования высокоскоростных модемов.

На базе этих результатов на защиту выносятся следующие основные положения:

I. Погрешности реальных перемножителей: смещение нуля, прямое прохождение сигналов, нелинейные искажения являются основными причинами реализационных энергетических потерь в сигнальном ,тракте шогократных фазовых модемов, причем степень влияния этих погреностеи сильно растет с увеличением кратности манипуляции и

зависит от типа структурной схемы манипулятора и фазового детектора; нечетные составляющие характеристик фазового детектора сохраняют противоположность и ортогональность принимаемых сигналов, четные же составляющие в ряде случаев могут переводить один сигнал в другой и, следовательно, вносят больший вклад в снижение помехоустойчивости.

2. На основе разложения функции многих переменных в сумму функций, каждая из которых четна или нечетна по каждой из переменных, разработаны методы синтеза устройств, обладающих свойством нечетности по кадлой из переменных; в диссертации эти устройства названы квазиперемногштелями. Применение предложенного метода синтеза квазиперемножителей в сочетании с согласованием симметрирующих широкополосных трансформаторов на линиях передачи с помощью развязки их от нелинейных элементов сумлирующими высокочастотными усилителями позволило синтезировать широкополосный двойной звездный фазовый детектор.

3. Переход к двоичному представлению номера варианта сигнала и номера варианта информационного вектора позволил синтезировать дифференциальный кодер и декодер с регулярной структурой при произвольной кратности манипуляции, в которых операция кодирования (декодирования) сводится к сложению (вычитанию) по модулю позиционности сигнала; этим обеспечена минимизация по сравнению с известными схемами, числа элементов кодера и декодера. Синтезированное устройство защищено авторским свидетельством.

4. Использование многопорогового решающего устройства, в котором выбор номера порогового устройства определяется значениями соседних сшлволов, позволил синтезировать высокоскоростное решающее устройство с компенсацией межсимвольных помех без применения ана-ловоговых операций. 

5. Метод настройки полиномиальных фильтров метрового диапазона по нулям и полюсам входного сопротивления позвенно наращиваемого фильтра в режимах холостого хода и короткого замыкания ослабляет влияние подсоединяемых приборов и исключает ите-рационность процесса настройки. 

Подобные работы
Калинин Александр Анатольевич
Исследование и разработка метода повышения эффективности использования полос частот, выделенных для радиорелейных линий прямой видимости
Прокимов Павел Алексеевич
Повышение эффективности реализации аналоговых радиотехнических устройств на базе ПЛИС
Малышева Наталья Ивановна
Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта на основе реализации региональных научно-технических программ
Бобряков Александр Владимирович
Разработка и реализация научно-технических и управленческих методов повышения эффективности отраслевого энергопотребления бюджетной сферы
Секачев Сергей Анатольевич
Повышение эффективности процесса хонингования путем повышения качества применяемого однокомпонентного абразивного инструмента
Черников Юрий Владимирович
Повышение эффективности метрологического обеспечения опытных приборостроительных предприятий на основе совершенствования подсистемы оперативного планирования
Давлетов Касим Мухаметгареевич
Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера
Пивоваров Илья Валерьевич
Интеллектуальные технологии обработки цветных графических изображений для повышения эффективности передачи их по цифровым каналам связи
Кривцов Алексей Юрьевич
Исследование и разработка методов повышения эффективности режимов работы доменных воздухонагревателей с учетом их индивидуальных теплотехнических характеристик
Герасимов Сергей Павлович
Повышение эффективности горячей прокатки широких полос в минусовом поле допусков на основе стабилизации температурного режима

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net