Вперше розроблено комбінований метод множинного доступу в мережах радіо доступу, який дозволяє підвищити пропускну здатність телекомунікаційної мережі, особливо за умов дії потужних завад. Сутність методу полягає у тому, що базові станції формують багатопроменеві канали зв'язку, та для кожного користувача за його запитом створюють тимчасовий канал зв'язку у відповідному вузьконаправленому промені, попередньо визначивши місце розташування користувача. Вперше розроблено метод управління просторовим виділенням каналів у мережах радіодоступу, який відрізняється від існуючих тим, що за запитом користувачів цифрова антенна решітка базової станції формує кожному з них вузьконаправлений промінь, що дозволяє зменшити кількість променів для обслуговування користувачів. Вперше розроблено модель управління просторовим виділенням каналів у мережах з радіо доступом, новизна якої полягає у тому, що за запитом користувачів цифрова антенна решітка базової станції формує кожному з них вузькоспрямований промінь. Вперше розроблено математичну модель оцінювання поточної пропускної здатності телекомунікаційної мережі та стану її компонентів на основі просторового розділення користувачів. Запропонована модель дозволяє виконати оцінювання впливу завад на швидкість передачі інформації у пакетних системах передачі даних, оцінити характеристики бездротового середовища передачі даних та надати бездротовому пристрою можливість динамічно змінювати параметри МАС-рівня в залежності від зміни параметрів середовища. Вперше розроблено метод оптимізації довжини інформаційного пакету передачі інформації у бездротових мережах за дії завад. Відмінність від існуючих полягає у тому, що оптимальна довжина переданого пакету формується в залежності від рівня завад і типу модуляції, що дозволяє підвищити швидкість передачі інформації, пропускну здатність мережі й якість обслуговування в цілому. Новизна одержаних результатів підтверджено відсутністю розроблених моделей та методів в існуючих технологіях забезпечення вимог QoS в телекомунікаційних системах.

Вперше розроблено загальну математичну модель передачі трафіку в бездротовій сенсорній мережі (БДСМ), яка враховує різні режими поширення даних, надходження подій, межі встановленого стаціонарного режиму обробки повідомлень і черги передачі у вузлі, надає можливість ефективного проектування й експлуатації мережі. Вперше запропоновано математичну модель передачі трафіку в БДСМ і на основі динамічного вибору параметрів роботи (дальності передачі та графіків активності/сну вузлів) за виконання умови QoS та обмежень підключення, що дозволяє максимізувати термін служби (життя) БДСМ. Вперше розроблено математичну модель розміщення та переміщеній кластерних центрів на основі визначення оптимального часу оновлення розташування датчиків в БДСМ для максимізації ділянкі охоплення. Вперше запропоновано метод розрахунку енерговитрат під час передачі, обробки та зчитування даних в вузлах за поширення трафіку на основі імовірнісного аналізу розподілу часу життя, що дозволяє здійснювати вибір ефективного режиму роботи елементів БДСМ. Удосконалено математичну модель продуктивності мережі, у якої вперше як параметра QoS використано стаціонарну частку відмов запитів. Застосування такої моделі дозволяє ефективно управляти трафіком мережі незалежно від кількості її елементів. Набули подальшого розвитку математичні моделі елементів вузлів БДСМ, які за рахунок аналізу інтенсивності трафіку надають можливість відстеження витрат енергії в кожному вузлі з подальшою мінімізацією енерговитрат всієї мережі.

Висвітлено основи узагальненої теорії детектування радіосигналів з урахуванням особливостей, які виникають під час приймання слабких і сильних амплітудно-модульованих сигналів. Проведено аналіз можливих спотворень, що з'являються за діодного детектування потужних сигналів. Розглянуто різновиди та принципи роботи обмежувачів амплітуди, а також детекторів фазо- та частотно-модульованих радіосигналів. Увагу приділено питанням ручного та автоматичного регулювання, акцентовано на способах захисту радіоприймачів від перешкод.

Розроблено метод синтезу радіомереж з мінімізацією сумарної смуги частот. Задачу синтезу мережі розглянуто як дві взаємопов'язані між собою задачі - синтезу структури та частотного планування. Запропоновано модифіковані методи синтезу деревовидних структур мережі з мінімальними взаємними завадами між прольотами. Створено методику частотного планування радіомережі з максимізацією кількості прольотів, що працюють на одній частоті (за виконання вимог ЕМС), за рахунок зміни робочої частоти прольотів, які створюють найбільші завади, а також оптимізації параметрів обладнання кожного прольоту. Розроблено методику прискореного визначення статистичних залежностей корисного сигналу і завади від відсотка часу за рахунок узгодження різних моделей вимірювань, рекомендованих Міжнародним союзом електрозв'язку (ITU), та використання цифрових карт.

Із використанням марковського підходу обгрунтовано розв'язок задачі статистичного синтезу оптимальних методів і систем прийому сигналів, які пройшли канал зв'язку з "пам'яттю" за наявності адитивних завад і невизначеності постійних параметрів сигналу та завад. Удосконалено марковську модель сигналу на виході багатопроменевого каналу зв'язку за неповної апріорної інформації відносно параметрів сигналу та завади. Вперше розроблено метод оптимального прийому АМ радіосигналів у каналах з "пам'яттю" за наявності адитивних завад з випадковими початковою фазою та коефіцієнтом зносу корисного повідомлення. Вперше розроблено метод оптимального прийому АМ радіосигналів у каналах з "пам'яттю" за наявності структурних вузько- та широкосмугових адитивних завад з випадковими початковою фазою, затримкою, коефіцієнтом зносу корисного повідомлення та фазою і затримкою структурної завади.

Розроблено та досліджено системи фазового автопідстроювання (ФАП) високої точності та швидкодії за умов детермінованих і випадкових діянь і врахування параметричних збурень. Запропоновано методику синтезу параметрів масштабуючого коригуючого пристрою (МКП) за умов підвищення порядку астатизму, у врахуванням фізичної реалізації МКП. Показано, що за допомогою МКП можна досягти будь-якого потрібного порядку астатизму, який забезпечує підвищення точності до потрібного значення. Апробовано нові структури оптимальних за швидкодією комбінованих систем ФАП з МКП. Розглянуто особливості побудови цифрових коригуючих пристроїв систем ФАП і алгоритмів управління.

Проаналізовано шляхи зменшення перехідної складової похибки систем фазового автопідстроювання та показано, що умова інваріантності перехідної похибки застосовується у цих системах. Показано можливість досягнення квазіінваріантності перехідної похибки комбінованої системи ФАП за умов збереження порядку астатизму та різних місцезнаходжень інтегрувальної ланки у замкненому контурі. Запропоновано методику синтезу оператора розімкнених компенсаційних каналів управління (РККУ) комбінованої системи ФАП за умови компенсації початкових значень повільно загасаючих компонент перехідної складової фазової похибки з урахуванням умови фізичної реалізовності оператора зв'язку. Створено методику синтезу оптимальних параметрів фізично реалізовного зв'язку за задавальної дії комбінованих систем ФАП з умови мінімізації квадратичних інтегральних оцінок. Одержано нові результати дослідження впливу умов фізичної реалізовності оператора зв'язку на мінімум квадратичної та покращаної квадратичної інтегральної оцінок. Показано, що за наявності обмежень на квадратичні інтегральні значення швидкості та прискорення керувальної величини дані системи мають більш широкі можливості мінімізації квадратичної інтегральної оцінки, ніж системи з керуванням за відхиленням. Запропоновано методику оцінки чутливості оптимальних за швидкодією систем ФАП до варіацій параметрів об'єкта керування.

Досліджено та розроблено рекурентні методи розв'язання задач радіозв'язку, модельованих інтегральними рівняннями. Одержано та проаналізовано двочленні рекурентні формули розв'язання інтегральних рівнянь Фредгольма другого роду, до яких зводяться задачі радіозв'язку. Обгрунтовано переваги застосування рекурентних формул у порівнянні з класичними методами під час розв'язання інтегральних рівнянь. На базі рекурентних формул розроблено нові ефективні алгоритми розв'язання задач радіозв'язку, модельованих інтегральними рівняннями. Обгрунтовано постановку нових задач синтезу оптимального розподілу імпедансу. Розроблено алгоритми розв'язання двомірної задачі синтезу оптимального розподілу імпедансу. Одержано формули, що визначають місце розміщення та імпеданс одиночної канавки, яка забезпечує максимальну розв'язку. Обгрунтовано доцільність використання імпедансних структур шириною не більше п'яти довжин хвиль. Розроблено конструкцію неоднорідної ребристої структури, що забезпечує більшу розв'язку, ніж однорідна імпедансна структура.

Розв'язано задачі аналізу спектральних і кореляційних властивостей поліноміальних сигналів (ПС) та узагальненого гауссового імпульсу (УГІ). Розроблено метод синтезу оптимальних ПС з заданими кореляційними властивостями в часовій та частотній областях, оптимальних УГІ на підставі їх комбінації. Запропоновано метод аналізу спектральних і кореляційних властивостей надширокосмугових сигналів, УГІ, досліджено його спектральні та кореляційні властивості. Розроблено метод синтезу оптимальних ПС з заданими властивостями в часовій та частотній областях, оптимальних кореляційних функцій, заданих дискретними та неперервними значеннями на підставі комбінованого УГІ.

Наведено результати теоретико-методичного аналізу формування систем зв'язку та телекомунікацій на базі алгоритмів даних систем з допомогою аналого-цифрових перетворювачів і мікропроцесорних регуляторів. Розглянуто будову та принцип дії аналого-цифрових дискретних регуляторів, адаптивний цифровий перетворювач динамічного діапазону сигналу й автоматичний регулятор рівня сигналу у каналі зв'язку. Запропоновано методи цифрового управління параметрами каналів зв'язку за умов мінімізації впливу зовнішніх електромагнітних перешкод.

Изложены результаты теоретико-методического анализа формирования систем связи и телекоммуникаций на базе алгоритмов адаптации указанных систем с помощью аналого-цифровых преобразователей и микропроцессорных регуляторов. Рассмотрены строение и принцип действия аналого-цифровых дискретных регуляторов, адаптивного цифрового преобразователя динамического диапазона сигнала и автоматического регулятора уровня сигнала в канале связи. Рассмотрены методы цифрового управления параметрами каналов связи в условиях минимизации влияния внешних электромагнитных помех.

Розв'язано науково-прикладні задачі підвищення тактико-технічних характеристик автоматизованих комплексів радіоконтролю (РК) з використанням нових методів сумісного виявлення, оцінювання параметрів і розпізнавання сигналів. Запропоновано та досліджено новий метод сумісного виявлення та пеленгування радіовипромінювання (РВ) систем радіозв'язку у високо- (ВЧ) та надвисокочастотному (НВЧ) діапазонах, застосування якого дозволяє виявляти нові РВ з використанням кореляційно-фазової обробки радіосигналів у кільцевих антенних решітках у ВЧ і НВЧ діапазонах. Запропоновано спектрально-статистичний метод сумісної селекції та розпізнавання заданих РВ засобів зв'язку, який передбачає побудову власних областей у просторі індивідуальних ознак, характерних для заданих реальних радіосигналів ВЧ і НВЧ діапазонів. Розроблено метод сумісного розпізнавання видів і оцінювання параметрів модуляції для РВ засобів зв'язку, який базується на використанні імовірнісної моделі як суміші розподілів у просторі квадратурних складових прийнятих радіосигналів. Розроблено структури автоматизованих станцій і комплексів автоматизованого РК, використання яких дозволяє здійснити спільне розв'язання задач виявлення, пеленгування та розпізнавання РВ та забепечує тактико-технічні характеристики, прийнятні для різних служб РК.

Синтезовано нові системи фазового автопідстроювання частоти (ФАП) з нелінійними законами регулювання коефіцієнта підсилення регульованого підсилювача, встановленого у додатковому колі зворотного зв'язку за фазою виду arctg(x) та <$Esymbol п x>, які дозволяють підвищити швидкодію даної системи без погіршення фільтрувальних і точнісних характеристик у режимі стеження. Розроблено метод визначення основних властивостей систем ФАП синтезаторів частот з динамічним регулюванням параметрів додаткового зворотного зв'язку за фазою за нелінійними законами у частині визначення параметрів системи: значення динамічного діапазону фазового модулятора, оптимального коефіцієнта підсилення регульованого підсилювача та значення параметра пропорційно-інтегрувального фільтра. З використанням даного методу вдосконалено методику синтезу нелінійних систем ФАП, яка передбачає визначення постійних часу фільтрів, що використовуються, за вимогами фільтрувальних здібностей; параметра пропорційно-інтегрованого фільтра нижніх частот, значення динамічного діапазона фазового регулятора за рахунок реалізації оптимального коефіцієнта підсилення регульованого підсилювача.

  Скачати повний текст

Індекс рубрикатора НБУВ: З884.1-017

Рубрики:

Радіозв'язок

Шифр НБУВ: РА358453 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розроблено марківську модель каналу зв'язку з частотно-селективними завмираннями (багатопроменевого каналу) з компенсацією нерівномірності групової затримки у каналі. Сигнальні та завадові складові на виході каналу описано за допомогою системи стохастичних нелінійних диференціальних рівнянь, що дозволяє використовувати марківський підхід до розв'язання задачі синтезу оптимальних структур приймачів модульованих сигналів на виході багатопроменевого каналу зв'язку. На основі теорії нелінійної оптимальної фільтрації розроблено алгоритми оптимального та квазіоптимального прийомів модульованих (АМ, ЧМ, ФМ) радіосигналів для синтезування оптимальних та квазіоптимальних приймачів без накладання обмеження на моделі сигналів, що приймаються та на діючі адитивні завади. З використанням синтезованих алгоритмів синтезовано оптимальні та квазіоптимальні системи прийому радіосигналів, які пройшли багатопроменевий канал зв'язку за умови дії адитивних завад. Одержано структурні схеми систем прийому пристроїв у динамічному та стаціонарному режимах. З використанням одержаних систем нелінійних диференціальних рівнянь для оціночних значень параметрів радіосигналів, що фільтруються, та для кумулянтів проведено розрахунок завадостійкості синтезованих прийомних пристроїв за різних видів модуляції. На підставі аналізу результатів розрахунків зроблено висновок про оптимальність синтезованих алгоритмів. Встановлено, що завадостійкість синтезованих систем прийому відповідає завадостійкості прийому під час розподілу та когерентного складання окремих променів.

Розроблено методи поліпшення спектральної ефективності цифрових систем передачі на основі парціального кодування та математичного моделювання для дослідження спотворень, що виникають у каналах зв'язку з ненормованими та нестабільними характеристиками. Запропоновано нові види апроксимації спектральних характеристик у перехідній області для сигналів з компактним спектром, що задовольняють критеріям Найквіста. Наведено методику розрахунку спектра сигналу частотної модуляції з неперервною фазою за методом ДПФ для системи з парціальним кодуванням та оцінено точність обчислень. Розроблено алгоритм розрахунку впливу характеристик радіотракту на величину спотворень сигналу в системах з парціальним кодуванням четвертого класу.

Розроблено математичні моделі адаптивних радіоканалів зв'язку - фазі-систем (систем з нечіткими регуляторами) автоматичного регулювання потужності передавача (АРПП). Удосконалено методику параметричного синтезу нечітких регуляторів, що працюють на базі нечіткої логіки. З використанням запропонованої методики синтезу нечітких регуляторів в інтерактивній системі MATLAB для даних фазі-систем розроблено основну модель нечіткого регулятора з описом її функціонування. Шляхом моделювання цих систем одержано оптимальні параметри нечітких регуляторів, за яких системи забезпечують максимальну динамічну точність та швидкодію. Наведено результати досліджень, здійснених за методом математичного моделювання адаптивних радіоканалів зв'язку з системами автоматичного регулювання потужності передавача.

Розроблено методи забезпечення електромагнітної сумісності у комплексі радіоелектронних засобів (РЕЗ) зв'язку на етапі функціонування на базі алгоритмів керування параметрами сигналу з паралельною організацією обчислень. Проведено оцінку можливості реалізації існуючих методів керування параметрами сигналу на ПЕОМ у реальному часі, який визначений необхідним часом реакції системи на завадові впливи і становить 0,8 - 2,5 с в сучасних засобах і системах радіозв'язку, обгрунтовано необхідність використання технології паралельних обчислень. Удосконалено геометричну модель колективу РЕЗ зв'язку великої розмірності шляхом розширення поняття радіоспану, що забезпечило можливість керування кількома параметрами сигналу колективу. Розроблено нові паралельні алгоритми керування потужністю передавачів, ефективність яких (відношення прискорення до кількості процесорів) на 20 % перевищує ефективність існуючих паралельних алгоритмів симплекс-методу. З використанням розроблених алгоритмів розв'язано задачі розмірністю m = 1000 n = 1000 менш, ніж 2 c, тобто у реальному часі. Проаналізовано стійкість паралельних алгоритмів керування потужністю. Доведено неможливість зациклювання алгоритмів.

Розроблено математичні моделі адаптивних радіоканалів зв'язку з системами автоматичного регулювання потужності випромінювання передавача (АРПП) у прямому радіоканалі зв'язку, у яких для забезпечення потрібної якості систем використовуються цифрові ПІД-регулятори. Удосконалено методику параметричного синтезу цифрових ПІД-регуляторів на базі оптимізації параметрів регуляторів у замкненій системі АРПП. Розроблено ефективний засіб компенсації збуджувальних діянь у радіоканалі управління систем автоматичного регулювання потужності випромінювання передавача АРПП у прямому радіоканалі зв'язку. Представлено результати досліджень за методом математичного моделювання адаптивних радіоканалів зв'язку з цими системами, які містять цифрові ПІД-регулятори. Представлено результати порівняльного аналізу розроблених моделей адаптивних радіоканалів зв'язку з нечіткими (що працюють на базі нечіткої логіки) регуляторами.

Установлено, що неефективне використання радіоканалів стандарту 802.11 стосовно випадків передачі пакетів дискретних повідомлень зумовлено невисокою завадозахищеністю радіоканалів внаслідок використання в інформаційних системах малопотужних передавальних пристроїв, що змушує для одержання достатньо великої завадостійкості та надійності проводити роботи за високих співвідношень сигнал/шум. Виведено аналітичні залежності для знаходження основних характеристик радіосигналу на виході складового радіоканалу, які дозволяють досліджувати їх з необхідною точністю й одержати результати, що відрізняються великою достовірністю. Розроблено математичну модель, адекватну розв'язуваним реальним задачам передачі інформації у системах CDMA, DECT, GSM та їх подібних, в якій замість довільного розподілу імовірностей, заданих у просторі, всіх можливих входів і виходів проміжних комутаторів розглядаються імовірністні характеристики кожного проміжного комутатора, що дозволяє одержати однозначне відображення вихідного сигналу з урахуванням всіх впливових параметрів складового тракту. Розроблено алгоритм і програму оцінки завадостійкості синтезованого цифрового приймача, які дозволяють розрахувати та проаналізувати імовірність його помилкової роботи. Розроблено метод роботи приймального пристрою, який базується на зміні його структури за рахунок використання адаптивних і непараметричних алгоритмів обробки сигналу, що призводить до підвищення ефективності інформаційної радіомережі.

Наведено розрахункові співвідношення для відображення інформаційного сигналу та його спектра на виході радіоканалу на базі одержаних взаємозв'язаних функцій, а також співвідношення, що дозволяють розрахувати та проаналізувати комплексні огинаючі інформаційного сигналу. Розроблено метод синтезу складного сигналу для імпульсного зондування радіоканалу, який має певну автокореляційну функцію та дозволяє проводити зондування, рівноцінне імпульсному зондуванню, але за цього наявний незначний пік-фактор. Створено методику вимірювання імпульсної реакції короткохвильового каналу, який передбачає використання лінійного частотно-модульованого сигналу, що дозволяє одержати вірогідні дані про стан каналу в реальному масштабі часу. Запропоновано методику визначення системної функції <$EU~( xi ,~ nu )> замість традиційно використовуваної <$Eh~(t~ xi )> у разі зондування каналу синтезованим складним сигналом і проведено його фізичне пояснення. Розроблено модель каналу з кінцевим числом шляхів розповсюдження для розв'язання задач оптимального прийому сигналів, переданих за каналом з параметрами, що випадково змінюються. Сформульовано правило одержання вірогідних оцінок на випадок різних моделей каналу: з частотно-селективними, часовими селективними та частотно-часовими селективними завмираннями.

Удосконалено метод спільного використання просторово-часової обробки сигналу і стрибкоподібної зміни частоти шляхом проведення попередньої оцінки сигнально-завадної обстановки на вході в адаптивну антенну решітку базової станції, вибору частот, що мають найвище відношення сигнал/завада, переналаштування на них сигналу. Сформульовано теоретичні й практичні положення, на базі яких розроблено пропозиції, що дають можливість у складній електромагнітній обстановці забезпечити необхідний рівень якості зв'язку в транкінговій системі зв'язку, під час успішного вирішення проблеми забезпечення високого рівня завадостійкості. Показано, що вирішення задачі підвищення завадостійкості ліній доступу до базових станцій лежить у розробці нових рішень щодо використання просторового, часового й енергетичного ресурсу в транкінгових системах зв'язку.