Моделирование беспроводных систем связи
..pdfпревышающие 20 мс для |
степени (около 100 мс) |
требованиям телефонии |
|||||||||||
одной |
|
зоны |
и могут достигать 400 |
при |
построении |
||||||||
обслуживания |
и |
для |
мс, |
однако |
их |
региональных |
сетей и |
||||||
глобальных |
сетей |
— |
величина |
|
|
не |
не удовлетворяют |
при |
|||||
величины порядка 80-130 |
превышает |
наиболее |
построении глобальных |
||||||||||
мс, что сопоставимо с |
жестких |
требований, |
(более 400 мс). |
|
|
||||||||
задержками |
в |
наземных |
регламентируемых |
|
|
|
|
|
|||||
сетях. |
|
|
|
ITU для телефонии. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Наиболее |
|
плавная |
Отказы |
|
|
|
|
Отказ |
ретранслятора |
||||
деградация характеристик |
ретрансляторов |
|
приводит |
к |
полной |
||||||||
сети |
при частичных |
или |
ощутимо |
ухудшают |
деградации сети, что в |
||||||||
полных |
|
отказах |
характеристики |
|
ответственных |
случаях |
|||||||
ретрансляторов, |
|
что |
информационного |
|
требует использования |
||||||||
обусловлено их большим |
обслуживания |
|
«горячего» резерва. |
|
|||||||||
количеством |
|
и |
пользователей. |
|
|
|
|
|
|||||
незначительным |
вкладом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
каждого |
из |
них |
в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
общесетевые ресурсы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Наиболее |
простая |
и |
Достаточно сложная и |
Наиболее |
сложная |
и |
|||||||
дешевая |
|
полезная |
громоздкая полезная |
громоздкая |
полезная |
||||||||
нагрузка |
|
каждого |
нагрузка |
|
каждого |
нагрузка |
|
каждого |
|||||
ретранслятора, |
|
что |
ретранслятора |
при |
ретранслятора |
|
при |
||||||
проявляется в основном в |
значительно |
меньшем |
минимальном общем их |
||||||||||
возможности |
|
|
общем |
их количестве |
количестве в ОГ, что не |
||||||||
использования |
антенных |
в ОГ, что не приводит |
приводит |
|
|
к |
|||||||
систем с меньшим числом |
к |
|
усложнению |
усложнению |
|
|
|||||||
более |
широких лучей, |
космического |
|
|
космического |
сегмента |
|||||||
более |
простых |
бортовых |
сегмента сети |
|
|
сети. |
|
|
|
||||
коммутаторов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
221 |
Возможность |
|
|
|
Возможность |
|
Невозможность |
|||||
обеспечения |
высокого |
обеспечения высокого |
обеспечения |
больших |
|||||||
минимального |
|
|
угла |
минимального |
угла |
углов |
возвышения в |
||||
возвышения |
|
|
для |
возвышения |
для |
высоких |
широтах |
||||
пользователя, |
|
|
|
пользователя, |
|
(более 70°), что делает |
|||||
находящегося |
в |
любой |
находящегося в любой |
проблематичным |
|||||||
точке |
|
|
|
земной |
точке |
|
земной |
создание |
|
||
поверхности, |
|
|
что |
поверхности. |
|
глобальных |
сетей |
||||
достигается |
увеличением |
|
|
|
подвижной связи. |
||||||
числа ретрансляторов ОГ |
|
|
|
|
|
|
|||||
при |
соответствующем |
|
|
|
|
|
|
||||
упрощении |
каждого |
из |
|
|
|
|
|
|
|||
них. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Незначительный |
размер |
Для |
глобального |
Для |
практически |
||||||
зоны |
|
обслуживания |
покрытия |
|
|
глобального |
покрытия |
||||
каждого |
ретранслятора |
земной |
поверхности |
зоны |
обслуживания |
||||||
диаметром |
|
|
порядка |
достаточно 10-20 |
достаточно |
3-6 |
|||||
нескольких |
|
|
тысяч |
ретрансляторов. |
ретрансляторов. |
||||||
километров, что приводит |
|
|
|
|
|
|
|||||
к |
необходимости |
|
|
|
|
|
|
||||
использования |
|
в |
ОГ |
|
|
|
|
|
|
||
большого |
|
|
числа |
|
|
|
|
|
|
||
спутников (от нескольких |
|
|
|
|
|
|
|||||
десятков до |
нескольких |
|
|
|
|
|
|
||||
сотен). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Необходимость |
|
|
Число |
|
базовых |
Минимальное число |
|||||
использования |
большого |
станций |
|
|
базовых станций. |
||||||
числа |
базовых |
станций |
(станций управления и |
|
|
|
|||||
(до нескольких |
сотен), |
координации) |
около |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
222 |
либо |
межспутниковых |
10-15. |
|
|
|
|
|
|
||||
линий |
|
связи, |
что |
|
|
|
|
|
|
|
||
приводит к удорожанию |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
сети. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Небольшая |
длительность |
Длительность сеансов |
Пользователи |
|
||||||||
сеансов |
|
|
|
связи |
связи |
составляет |
непрерывно |
находятся |
||||
пользователя |
с |
каждым |
около 100 минут, что в |
в |
зоне |
|
видимости |
|||||
ретранслятором (от 3 до |
значительной степени |
«своего» |
|
|
|
|||||||
14 минут), что приводит к |
снимает |
проблему |
ретранслятора, |
нет |
||||||||
необходимости |
частой |
реконфигурации |
необходимости |
в |
||||||||
реконфигурации |
каналов |
каналов связи. |
построении |
|
системы |
|||||||
связи |
|
("hand-off"), |
|
|
обеспечения |
|
|
|||||
снижению |
|
|
качества |
|
|
непрерывности |
|
|||||
обслуживания |
|
|
и |
|
|
соединений |
|
("hand |
||||
существенным |
|
|
|
|
|
over", "handoff") . |
||||||
служебным |
|
|
затратам |
|
|
|
|
|
|
|
||
пропускной способности. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Небольшой срок службы |
Срок |
службы |
Срок |
|
|
|
службы |
|||||
ретрансляторов (не более |
ретрансляторов |
ретрансляторов |
|
|||||||||
5-7 лет), обусловленный |
составляет |
более 10 |
составляет более 10 лет. |
|||||||||
частой |
сменой |
«дня» и |
лет. |
Редкая |
Редкая |
цикличность |
||||||
«ночи» |
|
на |
|
низких |
цикличность «день — |
«день — ночь» |
|
|||||
орбитах, |
что |
требует |
ночь» |
|
|
|
|
|
|
|||
дополнительных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
материальных |
затрат |
на |
|
|
|
|
|
|
|
|||
восполнение ОГ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Необходимость |
|
|
Нестабильность |
Параметры |
|
|
|
|||||
компенсации |
|
быстрого |
параметров |
|
радиоканалов |
|
||||||
изменения |
|
параметров |
используемых |
практически |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
223 |
радиоканалов |
|
из-за |
радиоканалов |
|
|
стабильны, |
|
|
|||
высокой |
|
|
скорости |
проявляется в |
|
|
отсутствие |
|
|
||
движения |
СР |
(задержки |
существенно меньшей |
доплеровского |
сдвига |
||||||
распространения, |
|
степени, что упрощает |
снижает |
стоимость |
и |
||||||
доплеровского |
|
сдвига |
аппаратуру связи. |
сложность приемников. |
|||||||
частоты, |
|
|
затухания |
|
|
|
|
|
|
|
|
сигналов |
|
на |
|
трассе |
|
|
|
|
|
|
|
распространения, |
угла |
|
|
|
|
|
|
|
|||
возвышения) в связи с |
|
|
|
|
|
|
|
||||
высокой |
|
|
скоростью |
|
|
|
|
|
|
|
|
перемещения |
|
СР |
|
|
|
|
|
|
|
||
относительно |
|
земных |
|
|
|
|
|
|
|
||
терминалов, |
|
|
что |
|
|
|
|
|
|
|
|
усложняет |
и |
удорожает |
|
|
|
|
|
|
|
||
аппаратуру |
|
|
|
связи |
|
|
|
|
|
|
|
пользователей |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
||
ретрансляторов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Незначительный |
|
Благодаря |
большой |
Неподвижность |
|
|
|||||
коэффициент |
|
|
высоте |
|
|
ретранслятора |
|
|
|||
использования |
|
связных |
орбиты имеется |
|
относительно |
земной |
|||||
ресурсов сети |
в |
связи с |
возможность |
|
более |
поверхности позволяет |
|||||
тем, |
|
|
|
что |
полного |
|
|
наиболее |
точно учесть |
||
низкоорбитальные |
использования |
|
контуры |
|
области |
||||||
группировки |
|
|
|
пропускной |
|
|
обслуживания |
|
и |
||
принципиально |
|
|
способности |
|
|
обеспечить |
|
|
|||
обеспечивают глобальное |
ретрансляторов |
путем |
максимальное |
|
|
||||||
или почти |
глобальное |
избирательного |
|
использование |
связных |
||||||
покрытие |
|
|
|
земной |
покрытия |
|
земной |
ресурсов |
|
путем |
|
поверхности, |
в |
то время |
поверхности |
|
|
централизованного |
их |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
224 |
как |
пользователи |
сканирующими |
|
распределения |
в |
|||||
располагаются |
на |
ней |
лучами |
бортовых |
соответствии |
с |
||||
крайне |
неравномерно, |
ФАР. |
|
|
требованиями |
|
||||
занимая лишь часть суши |
|
|
|
|
пользователей. |
На |
||||
и судоходные |
акватории |
|
|
|
|
наземных станциях не |
||||
мирового океана. |
|
|
|
|
|
требуются |
|
системы |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
слежения |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
автосопровождения |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
ретранслятора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Значительный |
|
риск |
Средний |
риск |
Риск |
разработки |
||||
проектов НССС в связи с |
проектов, |
поскольку |
минимальный. |
|
||||||
отсутствием |
опыта |
их |
имеется |
возможность |
|
|
|
|||
разработки, производства |
использования хорошо |
|
|
|
||||||
и эксплуатации. |
|
себя |
проявивших |
и |
|
|
|
|||
|
|
|
|
проверенных |
на |
|
|
|
||
|
|
|
|
практике |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
технологий |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
геостационарных |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
ретрансляторов. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
Неэффективное |
|
Неэффективное |
|
Возможность |
|
|||||
использование |
|
|
использование |
|
многократного |
|
||||
выделяемых |
частотных |
выделяемых |
|
использования |
|
|||||
диапазонов |
|
|
и |
частотных диапазонов |
диапазонов |
|
частот |
|||
проблематичность |
их |
и |
проблематичность |
различными |
системами |
|||||
использования |
|
|
их |
использования |
путем |
|
|
|||
различными системами. |
различными |
|
пространственного |
|||||||
|
|
|
|
системами. |
|
разделения. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Низкая |
|
стоимость |
Средняя |
стоимость |
Высокая |
стоимость |
||||
выведения |
ретранслятора |
выведения ОГ |
|
выведения |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
225 |
на низкую орбиту |
|
|
|
|
|
ретранслятора |
на |
||
|
|
|
|
|
|
|
геостационарную |
||
|
|
|
|
|
|
|
орбиту |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Низкая |
стоимость |
Высокий |
|
уровень |
Высокий |
|
уровень |
||
ретранслятора |
|
и, |
потерь |
|
|
|
потерь |
|
|
соответственно, |
низкий |
затраченных |
|
|
из-за затраченных |
||||
уровень потерь из-за |
финансовых |
|
|
финансовых средств из- |
|||||
аварии |
|
|
средств из-за аварии |
|
за аварии |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Низкий |
уровень |
Приемлемый |
уровень |
Низкий |
|
уровень |
|||
воздействия радиации на |
воздействия |
радиации |
воздействия |
|
радиации |
||||
ретрансляторы, |
|
но |
на ретрансляторы, |
но |
на ретрансляторы |
||||
невозможность |
|
|
невозможность |
|
|
|
|
||
размещения |
ОГ |
на |
размещения |
ОГ |
на |
|
|
|
|
орбитах 1500-5000 км (1- |
орбитах |
13000-20000 |
|
|
|
||||
го радиационного |
пояса |
км из-за сильного |
|
|
|
||||
Ван-Аллена) |
|
|
воздействия |
радиации |
|
|
|
||
|
|
|
во 2 м поясе Ван- |
|
|
|
|||
|
|
|
Аллена |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Высокий |
уровень |
Малый |
|
уровень |
Приемлемый |
|
уровень |
||
«космического |
мусора» |
«космического |
|
«космического мусора» |
|||||
на орбитах |
|
|
мусора» |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Низкая |
стоимость |
Средний уровень |
|
Высокая стоимость |
|||||
ретранслятора |
|
и |
стоимости |
|
|
|
ретранслятора |
и |
|
ракетоносителя |
|
|
ретранслятора и |
|
ракетоносителя |
||||
|
|
|
ракетоносителя |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сложный |
|
и |
Низкая |
стоимость |
Низкая |
стоимость |
|||
дорогостоящий наземный |
наземного |
|
сегмента |
наземного |
|
сегмента |
|||
сегмент системы |
|
системы |
|
|
|
системы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Приемлемая |
стоимость |
Приемлемая |
|
|
Недорогой |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
226 |
персонального терминала |
стоимость |
|
персональный |
|
|
|
|
персонального |
|
терминал |
|
|
|
терминала |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Приемлемый |
вес |
Приемлемый |
вес |
Большие |
массо- |
персонального терминала |
персонального |
|
габариты |
|
|
|
|
терминала |
|
персонального |
|
|
|
|
|
терминала |
|
|
|
|
|
|
|
227
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В учебном пособии изложены основы математического моделирования и его применения при описании сигналов и помех в телекоммуникационных системах. В пособии представлены методологические основы моделирования, приведены модели каналов связи,
сигналов в системах передачи информации, современные модели пространственно-кодированных сигналов, принципы построения радиорелейных систем спутниковых систем связи.
По мнению автора, методическое пособие можно использовать в качестве пособия для самостоятельной работы студентов и магистров направлений, связанных с инфокоммуникационными технологиями и системами беспроводной связи».
228
Список использованных источников
1.Васильев, К.К. Математическое моделирование систем связи: учебное пособие /К. К. Васильев, М. Н. Служивый. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 170 с.
2.Хорафас, Д.Н. Системы и моделирование / Д.Н. Хорафас; пер. с англ.
Под ред. И. Н. Коваленко. – М. : Мир, 1967. – 418 с.
3.Моделирование информационных систем : учебное пособие / под ред.
О.И. Шелухина. – М.: Радиотехника, 2005. – 368 с.
4.Основы научных исследований: учебник для вузов / под ред. В. И.
Крутова и В. В. Попова. – М.: Высшая школа, 1989. – 400 с.
5.Прокис Дж. Цифровая связь. — Пер. с англ. // Под ред. Д. Д.
Кловского. — М.: Радио и связь, 2000. — 800 с.
6. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. — Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. —
1104 с.
7.Пескова С. А., Кузин А. В., Волков А. Н. Сети и телекоммуникации. –
М. : Академия, 2008.
8.Феер К. Беспроводная цифровая связь: методы модуляции. — Пер. с
англ. // Под. ред. В.И. Журавлѐва. — М.: Радио и связь, 2000. — 520 с.
9.Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. — М.: Высшая школа, 2005.
10.Гельгор А.Л. Технологии LTE мобильной передачи данных: учеб.
пособие / Гельгор А.Л., Попов Е.А.- СПб.:Изд-во Политехн. ун-та, 2011. -204
с.
11.Tigrek Recep Firat. Processing Technique for OFDM-Modulated Wideband Radar Signals: thesis Delft University of Technology. – Dutch: The Netherlands, 2010. – 180 p.
12.Волков Л.Н. и др. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: учеб. пособие. М.: Эко-Трендз, 2005.
229
13.Fundamentals of WiMax: understanding broadband wireless networking/ Jtffrey G. Andrews, Arunabha Ghosh, Ria Muyamed. 2007. 449 p.
14.Варакин Л. Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. – Радио и связь, 1985.
15.Cohn, M. and Lempel, A. On Fast M-Sequence Transforms, IEEE Trans. Information Theory, vol. IT-23, pp. 135-137, January, 1977.
16.Elwyn R. Berlekamp, Algebraic Coding Theory, New York: McGraw-Hill, 1968. Revised ed., Aegean Park Press, 1984.
17.Gold R. Optimal binary sequences for spread spectrum multiplexing (Corresp.) //Information Theory, IEEE Transactions on. – 1967. – Т. 13. – №. 4. –
С. 619-621.
18.T. Kasami, ―Weight Distribution Formula for Some Class of Cyclic Codes,"
Tech. Report No. R-285, Univ. of Illinois, 1966.
19.AJ Viterbi, "A Perspective on the Evolution of Multiple Access Satellite Communication," IEEE JSAC, vol. 10, no. 6. Aug. 1992, pp. 980-984.
20.Strang G. Linear Algebra and its Applications. Third Edition. San Diego, Harcourt Brace Jovanovich. Publishers, 1988.
21.J. Pareli, «UMTS: Targets, System Concept and Standardization in a Global
Framework», IEEE Personal Communications, Vol.2, №1, February 1995, pp. 20-
28.
22.Радиорелейные и спутниковые системы передачи: учебник для вузов/Немировский А.С., Данилович Ю.И. и др.; под ред. Немировский А.С.
– М.: Радио и связь, 1986. – 392с.
23.Электронный ресурс: http://literature.agilent.com/litweb/pdf/59520292.pdf
24.Эйнджел Дж. Спутниковые сети: ключ на старт? LAN/Журнал сетевых решений. — М.: Открытые системы, №7.
25.Камнев В. Е., Черкасов В. В., Чечин Г. В. Спутниковые сети связи. – М. : Альпина Паблишер, 2004.
230