Тема: Сверхширокополосные системы связи с использованием хаотической несущей

Радиосвязь, основателями которой были выдающиеся инженеры и ученые М. Фарадей, Дж.К. Максвелл, Г. Герц, А.С. Попов, Г. Маркони, Н. Тесла, как средство коммуникаций существует уже более 100 лет. При развитии беспроводной (радио) связи возник вопрос о ее массовом использовании, что обусловило в 20-30 гг. XX века создание радиовещания и построение сетей радиовещательных станций. В 1930-1940 гг. было создано телевещание как новое направление в радиосвязи. Развертывание беспроводных сетей телевещания обеспечило доступ к высококачественной видеоинформации в ранее удаленных от цивилизации уголках земного шара и за его пределами.
Развитие радиосвязи стало возможным благодаря совместным усилиям исследователей и разработчиков в различных областях техники и науки. При реализации масштабных проектов массовой радиосвязи, а также при более специальных ее применениях возникли и успешно развивались такие направления в науке, как радиофизика и теория информации. Уже в 20-е гг. XX века некоторым выдающимся ученым и инженерам (эти термины в отношении них практически невозможно разделить), стала ясна необходимость более глубокого изучения физических явлений, связанных с генерацией, модуляцией, излучением, распространением, приемом и обработкой радиосигналов. Также нужно было решить фундаментальные вопросы, связанные с содержанием передаваемых сигналов. Хотя развитие радиосвязи начиналось с систем дискретной передачи информации, радиовещание и телевидение - наиболее массовые системы, использующие радиотехнологии, которые в течение многих лет являются аналоговыми системами. Научный прорыв, совершенный в 1930-1940-е гг. В.А. Котельниковым , и результаты, полученные К. Шенноном , составили основу теории информации. Эти работы были поддержаны и математически обоснованы в трудах А.Н. Колмогорова, А.Я. Хинчина, Р.Л. Стратоновича, A.M. Яглома и других советских ученых, что привело к формированию теории информации как научной дисциплины.
Успешное развитие радиофизики, электроники (элементной базы) и теории информации в 1950-1960-х гг. позволило решить ряд чрезвычайно сложных задач космической связи и радиолокации планет. С точки зрения массовых коммуникаций выдающимся событием стало в этот период появление и развитие спутниковой связи. Для этой цели начали использовать спутники на высокоэллиптических и стационарных орбитах. Выяснилось, что необходимо передавать через спутники- ретрансляторы разнообразную информацию: от телефонных разговоров до телепередач и цифровых потоков обмена информацией между компьютерами. Серьезность проблемы привела к комплексным решениям, позволяющим «увязывать» передачу разнородной информации в рамках одной радиосистемы. Это методы разделения сигналов по пространству, частоте, по времени, а также кодовое разделение сигналов. Также появилась и постепенно стала доминировать идея полного перехода к цифровым методам передачи.
Применение цифровых методов передачи информации в решающей степени связано с развитием вычислительной техники. Действительно, осуществление функций разделения сигналов, пакетирования информации, ее адресация и обработка после приема требуют значительных вычислительных ресурсов. Применение цифровых методов в персональных коммуникационных системах стало возможным на рубеже 80-90-х гг. XX века с появлением достаточно эффективных сигнальных процессоров и микроконтроллеров.
К этому времени уже появились первые беспроводные сотовые телефонные сети. Сочетание сотовых технологий с цифровыми методами обработки сигналов позволило широко использовать временное и кодовое разделение сигналов, что привело к фантастическому синергетическому результату - сверхмассовому распространению сотовой связи. Возможность реализации мобильной персональной связи для миллиардов людей 20-30 лет назад обсуждалась только писателями-фантастами.
Такая ситуация сложилась с беспроводными коммуникациями в начале XXI века. Кажется, что самые необычные и интригующие возможности уже реализованы, но воображение и потребности не ограничены.
Гармонические колебания в течение длительного времени были основным типом носителя при передаче информации. Однако в последние годы эта ситуация начинает меняться, что связано с развитием сверхширокополосной связи.
К сверхширокополосным (СШП) сигналам относят сигналы с центральной частотой
F-'
F и полосой ДЕ, имеющие относительную полосу D = > О.2...0.25. В решении
ц F
ц
Федеральной комиссии США по связи (ФКС) 2002 г. , заложившей основу для не- лицензируемого использования СШП в средствах беспроводной связи, к сверхширокополосным сигналам относят также сигналы с полосой AF> 500МГц (в диапазоне частот от 3,1 до 10,6 ГГц).

Купить

Возможность использования хаотических сигналов в коммуникациях, в частности в беспроводной связи активно изучается с 1990-х годов . В прямохаотической схеме беспроводной связи (ПХСС) используются хаотические радиоимпульсы в качестве носителя информации. Схема была предложена в 2000 гСШП сенсорные сети способны стать основой для чрезвычайно перспективного технологического направления, способного оказать революционное воздействие на все сферы жизни, подобно тому, как в предыдущие десятилетия это сделала компьютерная техника.В данной работе излагаются принципы прямохаотической связи, обсуждаются её особенности, и описываются СШП приёмопередатчики
В 2007 г. метод прямохаотической передачи информации (передача с помощью хаотических импульсов) был введен в стандарт сверхширокополосной беспроводной персональной связи 1ЕЕЕ802.15.4а, тем самым международное научнотехническое сообщество впервые признало динамический хаос в качестве нового эффективного носителя информации для беспроводных систем связи.
В 2012 г. сверхширокополосные хаотические импульсы были введены в качестве носителя информации еще в один стандарт беспроводной персональной связи - беспроводные нательные сенсорные сети (Стандарт IEEE 802.15.6 - WBAN).Так, шаг за шагом осуществляется переход информационных и коммуникационных технологий на основе динамического хаоса из сферы фундаментальных и прикладных исследований в практическую деятельность.
Серьезное внимание к сверхширокополосным системам связи определяется необходимостью решения проблемы обеспечения массовой локальной беспроводной высокоскоростной связи для легких, мобильных устройств (гаджетов), а также для интеллектуальных беспроводных сенсорных систем нового поколения с высокой пространственной плотностью размещения

Купить