Дестабилизирующие факторы в телекоммуникационных сетях наземного безароводного радиодоступа.

В настоящее время, в пик развития информационных технологий, главной задачей телекоммуникационных систем является передача информации по линиям связи быстро, качественно и эффективно. Ключевой характеристикой для передачи данных является частотный диапазон. Ограниченность в частотном спектре вынуждает использовать различные методы модуляции сигнала. Модуляция позволяет преобразовать исходный сигнал с целью повышения эффективности и помехоустойчивости передачи информации. В современных цифровых системах применяются частотная или фазовая модуляции (манипуляции). Эти виды модуляции повышают спектральную эффективность сигнала, уменьшают полосу частот.
В современных системах связи повсеместно применяются многоуровневые методы модуляции, такие как квадратурная фазовая манипуляция и квадратурная амплитудная модуляция. Квадратурная амплитудная модуляция (КАМ) представляет собой разновидность многопозиционной амплитудно-фазовой модуляции.
При распространении СВЧ сигналов с КАМ воздействие помех приводит к повышению вероятности ошибочного приема. Помимо шумов на сигнал влияет нелинейность характеристики усилителя передатчика, вследствие чего возникает АМ/АМ преобразование, так как при данной модуляции помимо фазы, амплитуда также несет в себе информацию о принятом сигнале. Таким образом, характеристика нелинейного устройства приводит к изменению положения сигнальной точки в векторном представлении на фазоапмлитудной плоскости, что влечет за собой повышение вероятности неправильного принятия решения на приемной стороне.
В проекте приводится теоретическое рассмотрение, анализ помехоустойчивости КАМ сигнала в реальных условиях распространения: с учетом белого шума и нелинейности характеристики радиопередающих устройств. Также построение модели приемо-передатчика с помощью визуального симулятора для СВЧ сигналов, синтез сигнала на макетной плате и анализ характеристик М-КАМ на приеме с помощью анализатора спектра, и сравнение полученных данных.

Современные системы беспроводной связи для достижения высоких скоростей передачи и высокой спектральной эффективности используют сложные методы модуляции и кодирования, что влечёт за собой повышение требований к передающему оборудованию.
В данной работе представлено исследование влияния реальных характеристик радиотракта на помехоустойчивость в системах цифровой связи с использованием многопозиционной КАМ.
Достоверность теоретических положений подтверждены результатами моделирования в среде AWR VSS и экспериментальными исследованиями в системе USRP & Gnu Radio Software.
Одной из основных задач экспериментальной части работы являлся синтез сигнала с 16-КАМ и согласование макетной платы с компьютерной системой с использованием языка программирования Python в операционной системе Linux. На приемной стороне с помощью анализатора спектра исследованы глазковые диаграммы, созвездия на фазоамплитудной плоскости и спектр сигнала с заданной модуляцией.
Построена схема приемо-передающей системы с шестнадцатипозиционным КАМ в визуальном симуляторе с использованием элементов, имеющих нелинейные характеристики. Получены графики зависимости вероятности ошибочного приема от соотношения сигнал/шум при воздействии нелинейных искажений, также и для идеального случая (без нелинейных искажений и без шумов в канале передачи). Произведено сравнение глазковых диаграмм, созвездий и спектров сигнала при различных параметрах оборудования и различных условиях распространения сигнала.
Исходя из полученных данных в визуальном симуляторе и на макетной плате, можно прийти к выводу, что использование данного вида модуляции для высокоскоростных систем возможно при максимальной линейности амплитудных характеристик оборудования. При исследовании процесса передачи сигнала посредством макетной платы USRP модулированный сигнал под воздействием шумов реального уровня и нелинейности устройств искажается меньше, чем при моделировании и прием сигнала производится с большей достоверностью. Это можно...