Разработка систем связи с поляризационным разделением каналов (Техническая эксплуатация транспортного радиоэлектронного оборудования (воздушный транспорт), Санкт-Петербургский Государственный Университет Гражданской Авиации)
В данной выпускной дипломной работе рассматривается система связи с поляризационным разделением каналов (PDMA).
. Поляризация электромагнитной волны – это колебание векторов напряжённости электрического поля и напряжённости магнитного поля в определённом направлении. Поляризация может быть плоской, круговой и эллиптической. Она независима от других характеристик электромагнитной волны, что позволяет организовать множественный доступ с поляризационным разделением (polarization division multiple access, PDMA или PolDMA), где сигналы каждого пользо¬ва¬теля имеют различные поляризационные состояния и используют один и тот же частотно-временной ресурс.
Схема множественного доступа с поляризационным разделением поддерживает два независимых канала данных с ортогональными состояниями поляризации. Такими ортогональными состояниями являются вертикальная и горизонтальная поляризация (в случае плоскополяризованной волны), а также левая и правая поляризация (в случае круговой поляризации). Также возможна организация неортогонального множественного доступа, если число мультиплексируемых поляризационных состояний больше двух.
Метод множественного доступа с поляризационным разделением получил широ¬кое распространение в спутниковых и радиорелейных линиях связи прямой видимости, поскольку при распространении радиоволн вне условий прямой видимости наблюда¬ется явление деполяризации электромагнитной волны (за счет переотражений, дифрак-ции, рефракции и др.).
Чаще всего поляризационное разделение применяется совместно с простран¬ствен¬ным разделением, образуя множественный доступ с пространственно-поляри¬зацион¬ным разделением (space polarization division multiple access, SPDMA). В этой систе¬ме создаются ортогональные лучи как в физическом пространстве, так и в поляризационном пространстве. Каждый луч формируется в направлении определённого пользователя и передаёт данные, предназначенные этому пользователю. Ортогональные лучи формируются на основе канальной информации о пользователях.
Поляризационное разделение пользователей – хорошо известный метод, применяемый уже несколько десятилетий. Особенно широко он используется в системах спутниковой связи и вещания.
Для обеспечения управления в гражданской авиации в каждом звене управления создается система связи. Основное ее предназначение – обеспечение своевременного обмена информацией между элементами систем управления (между органами управления и объектами управления) в условиях, исключающих непосредственное общение.
Система связи – совокупность взаимоувязанных и согласованных по задачам узлов и линий связи различного назначения, создаваемых (развертываемых) для решения задач обеспечения управления войсками.
Система связи должна обеспечивать: своевременный и безопасный обмен информации между пунктами управления с высокой степенью достоверности при ведении боевых действий с применением как ядерного и высокоточного оружия, так и обычных средств поражения; наиболее полное использование технических возможностей различных средств связи; высокую защищенность каналов связи от радиоподавления противника.
Система связи соединения (части) включает следующие элементы: узлы связи пунктов управления соединения (части) и подчиненных частей (подразделений), вспомогательные узлы связи, линии прямой связи между пунктами управления, линии привязки узлов связи пунктов управления к опорной сети связи объединения, сеть ФПС, органы технического обеспечения связи и автоматизированной системы управления, ПУ связью, резерв связи.
Основу системы связи составляют узлы связи пунктов управления и линии связи, построенные (развернутые) между ними.
Узлы связи пунктов управления обеспечивают обмен всеми видами документированной информации и ведения переговоров в процессе управлением воздушным движением.
Линии прямой связи развертываются непосредственно между узлами связи пунктов управления с использованием радиорелейных, проводных и других средств связи.
Линии привязки развертываются между УС ПУ и опорными узлами (узлами привязки) опорной сети связи с объединением (государственной сети связи).
Сеть ФПС предназначена для приема, обработки и доставки всех видов документов и почтовых отправлений, поступающих в адрес центра и исходящих от них. Она включает станцию, отделение и обменные пункты ФПС, подвижные средства и установленные маршруты их движения (полетов). Органы технического обеспечения связи и автоматизированной системы управления предназначены для выполнения потребностей части и подразделений связи в средствах связи и автоматизации управления, поддержания их в постоянной готовности к применению и обеспечению безотказной работы, быстрого восстановления (ремонта) при их повреждении. Они включают отделы ремонта и технического обслуживания.
За последнее десятилетие уровень развития территориальных систем связи значительно определил любую другую область телекоммуникаций, ощутимо изменив стиль всей нашей жизни.
Средства связи – это комплект аппаратуры, обеспечивающий взаимное соединение и передачу информации между абонентами. Средства связи могут быть различны между собой. Виды связи в значительной степени зависят от того, как и где расположены элементы системы, которую они обслуживают.
Существуют системы, которые расположены на некоторой ограниченной территории для обслуживания их используются локальные средства связи. Они создаются специально для каждого случая и выполняются так, чтобы технически обеспечить взаимодействие элементов системы. Существуют системы, элементы которой расположены на значительных расстояниях. К ним относятся все системы связи, традиционно используемые в быту и на производствах. В таких случаях применяются каналы связи, использующиеся на данной территории. Такие виды связи принято считать территориальными, предназначенными для определенных территорий, или глобальными – для межгосударственных контактов.
Современные территориальные системы связи можно разделить на следующие группы:
• телеграф;
• телефонная связь;
• радиосвязь различных видов;
индивидуальные соединительные линии связи. Индивидуальные линии создаются специально для систем, используемых на данной территории или в каком-либо помещении, но технически они выполняются как разновидность одного из перечисленных каналов территориальной или локальной связи.
Телекоммуникации являются одной из наиболее быстро развивающихся областей современной науки и техники. Жизнь современного общества уже невозможно представить без тех достижений, которые были сделаны в этой отрасли за немногим более ста лет развития. Отличительная особенность нашего времени – непрерывно возрастающая потребность в передаче потоков информации на большие расстояния. Это обусловлено многими причинами, и в первую очередь тем, что связь стала одним из самых мощных рычагов управления экономикой страны. Одновременно, претерпевая значительные изменения, становясь многосторонней и всеобъемлющей, электросвязь каждой страны становится все более интегрированной в мировое телекоммуникационное пространство.
Поляризационное разделение каналов (поляризационное мультиплексирование) позволяет удвоить скорость передачи данных без расширения полосы сигнала. Увеличение скорости достигается за счет создания передатчиком двух потоков, работающих в одной полосе , но на ортогональных поляризациях.
Разделение каналов по поляризации (PDMA) использует две ортогональные поляризации сигналов, например, вертикальную и горизонтальную, либо круговые с противоположными направлениями вращения. Поэтому PDMA позволяет разделить не более двух каналов по поляризации в общем случае не ортогональных за счет адаптивных методов поляризационной обработки.
Принцип работы системы заключается в следующем. В передатчике формируется два потока данных, производится перенос обоих потоков на несущую частоту. После этого сигналы поступают в антенну, один с горизонтальной, другой с вертикальной поляризацией. Пройдя через канал распространения, сигналы принимаются приемной антенной. Разделение сигналов производится по поляризационному признаку.
При прохождении сигнала через канал распространения происходит деполяризация сигнала, в результате чего нарушается ортогональность, что приводит к появлению в каждом приемном тракте сигналов обеих поляризаций. Для исключения кроссполяризационной составляющей производится оценка мощности «сигнала-помехи» (сигнала соседней поляризации) и сформировать весовые коэффициенты фильтров. На выходе фильтров формируются компенсирующие сигналы, которые складываются с принятыми сигналами для подавления «сигнала-помехи».
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
