CC BY
27
ма А. Более короткие волокнистые элементы фибриллплазмы Б придают плотность плите.
Таким образом, исследования показали, что при размоле щепы в одну ступень можно получать древесноволокнистые полуфабрикаты использование которых при производстве ДВП не ухудшит физико-механические показатели готовой плиты.
Список литературы:
1. Ребрин С.П. Технология древесноволокнистых плит / С.П. Ребрин, Е.Д. Мерсов, В.Г. Евдокимов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесн. пром-сть, 1982. - 272 с.
2. Чистова, Н.Г. Переработка древесных отходов в технологическом процессе получения древесноволокнистых плит: дисс. ... докт. техн. наук / Н.Г. Чистова. - Красноярск, 2010. - 415 с.
3. Ласкеев, П.Х. Производство древесной массы / П.Х. Ласкеев. - М.: Лесная промышленность, 1967. - 580 с.
4. Солечник, Н.Я. Производство древесноволокнистых плит / Н.Я. Со-лечник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ГОСЛЕСБУМИЗДАТ, 1963. - 338 с.
ОСОБЕННОСТИ СОВМЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОЙ ОБРАБОТКИ И АДАПТИВНЫХ АНТЕНН В БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМАХ С КОДОВЫМ УПЛОТНЕНИЕМ
© Казаков А.Н.*, Истомин В.В.*
Кубанский государственный университет, г. Краснодар
Рассмотрены особенности применения многопользовательской обработки взаимокоррелированных сигналов совместно с адаптивными антеннами в системах с кодовым уплотнением.
В настоящее время в современных беспроводных системах одним из перспективных методов уплотнения каналов является кодовый, основанный на применении шумоподобных сигналов (ШПС). Так, например, из пяти принятых стандартов третьего поколения систем сотовой связи используют технологию кодового уплотнения каналов(СБМЛ) три [1]. Преимуществами систем связи с ШПС являются: высокая помехоустойчивость относительно различных классов помех (импульсных, узкополосных
* Доцент кафедры Оптоэлектроники, кандидат технических наук.
* Аспирант кафедры Радиофизики и бионанотехнологии.
и др.); скрытность передаваемых сигналов и информации; высокая эффективность использования диапазона частот; устойчивость связи в условиях многолучевого распространения радиоволн; высокая электромагнитная совместимость с существующими средствами связи; возможность совместной передачи информации и определения координат абонентов [2].
Однако высокие технические характеристики систем и сетей CDMA могут быть полностью не реализованы из-за невыполнения ряда принципиальных требований к свойствам ШПС, определяемых спецификой работы этих систем. Важнейшим из этих требований является требование линейной независимости (в частном случае ортогональности) используемых сигналов, вытекающим из основ теории линейного разделения сигналов, разработанной Д. А. Агеевым [3]. Невыполнение этого требования приводит к появлению в многоканальных и многоадресных системах внутрисистемных помех (ВП), значительно снижающих качество передаваемой информации, а при ее фиксированном значении - пропускную способность системы.
Невозможность обеспечения ортогональности используемых канальных (адресных) сигналов в системах CDMA в первую очередь обуславливается асинхронным режимом работы абонентов [2]. Однако анализ показывает, что ВП могут иметь существенный уровень и при синхронном уплотнении абонентов, например, при многопозиционной передаче сообщений, при использовании беспроводных полносвязных сетей без коммутации сигналов на центральной станции, а также при использовании режима передачи сигналов динамический код для повышения имитостойко-сти системы. Во всех перечисленных случаях требуется использовать систему (ансамбль) сигналов с объемом, существенно превышающим их базу, что не позволяет использовать ортогональные сигналы в качестве адресных сигналов абонентов.
Известно, что в области радиотехнологий предполагается использование адаптивных антенн, программной обработки сигналов (SDR), многопользовательского детектирования, технологии MIMO и некоторых других [1]. Однако, как правило, применение данных технологий рассматривается независимо друг от друга. В данной статье рассматривается совместное использование многопользовательского приема сигналов и адаптивной пере -стройки диаграмм направленности (ДН) антенн.
В настоящее время на практике используется однопользовательские демодуляторы, представляющий собой несколько (по числу принимаемых сигналов) параллельно включенных и независимо работающих друг от друга корреляторов, является оптимальным лишь при условии использования ортогональных сигналов. Поэтому весьма актуальной для науки и практики является разработка новых методов обработки группового сигнала, позволяющих повысить эффективность работы беспроводных систем связи. Основой таких методов является так называемое многопользо-
вательское детектирование, заключающееся в учете взаимокорреляционных связей между обрабатываемыми сигналами [4-10].
При этом максимальную эффективность, исходя из критерия обеспечения минимума вероятности ошибок, обеспечивает оптимальный многопользовательский демодулятор (ОМДМ) [4, 6, 7], который осуществляет приём сигналов всех активных абонентов совместно («в целом»). В этом случае происходит максимально возможная компенсация ВП, что обеспечивает увеличение числа абонентов в 2-4 раза по сравнению с однопользовательским демодулятором. Однако сложность реализации оптимального многопользовательского демодулятора для практики оказывается недопустимо высокой, она возрастает по экспоненциальному закону от числа абонентов. Эти трудности привели к интенсивному поиску квазиоптимальных многопользовательских демодуляторов с помехоустойчивостью, незначительно отличающейся от оптимального демодулятора и с приемлемой сложностью реализации.
Квазиоптимальные демодуляторы можно разделить на два класса: линейные и нелинейные. В состав линейных демодуляторов входит однопользовательский демодулятор и декоррелятор [5] или блок, осуществляющий обработку выходных отсчетов по критерию минимума среднеквадра-тического отклонения (СКО) [6, 7]. Сложность реализации линейных демодуляторов на практике оказывается пропорциональной кубу от числа активных абонентов, что на данный момент трудно реализуемо. Кроме того, существенным недостатком таких демодуляторов является невозможность их работы в условиях линейной зависимости используемых сигналов, которая появляется при увеличении их взаимной корреляции (в этом случае не существует матрица, обратная матрице корреляции канальных сигналов, используемая для реализации линейных демодуляторов). К нелинейным квазиоптимальным демодуляторам относят так называемый итерационный демодулятор, предложенный в [8, 9] и осуществляющий итерационно-компенсационную обработку (ИКО) принимаемого сигнала. В нём сначала при помощи одпользовательской обработки демодулируют-ся сигналы абонентов, а затем на основе полученных информационных оценок восстанавливаются передаваемые сигналы и вычитаются из принимаемого из линии связи сигнала и, таким образом, ВП компенсируются. Данный процесс может повторяться несколько раз, поэтому процедура обработки носит итерационный характер. Исследования показали, что данный метод имеет пороговые свойства, а именно, при увеличении мощности ВП выше некоторого критического значения его эффективность резко снижается [9].
Рассмотрим упрощенную математическую модель метода. Предположим, что операции переноса канальных сигналов на несущую частоту и обратно, а также их ослабление и усиление являются взаимообратными и
поглощают друг друга. Тогда для случая синхронного уплотнения l двоичных источников информации при когерентном приеме ФМ канальных сигналов с произвольными коэффициентами взаимной корреляции один из вариантов итерационного алгоритма обработки ГС в соответствии с
рассматриваемым методом можно описать следующим образом:
'
ч'д (г) = uвx(0 - X Aibqisi()
1=1.1 Ф /
Решения (оценки переданных сообщений) уточняются на каждой итерации ИКО (в данной модели параллельной) при двоичной передачи сообщений методом фазовой манипуляции согласно правила
ь Г1, и/ > 0;
® 1" 1, и/ < 0,
T
u,
0
напряжение на
| иех (г)Sj (t)dt, д = 0;
0
|К (г) - х АЬд-^, (г(t)dt, д = 1,2,3.
к 0 •=1,> * ]
выходе ./-ого канала корреляционной обработки (при д = 0) или ИКО (при
д > 0);
хет(г) = хгр(г) + п(г) - входной сигнал приемника с произвольной адди-
'
тивной помехой п(г); хгр (г) = ^Л,Ь, я, (г) - групповой сигнал, состоящий из
1=1
' канальных сигналов я, (г) с амплитудами Л, длительностью Т, произ-
_Т
вольными коэффициентами взаимной корреляции (1/^Е,Е/ )| я, (г/ (ги
0
Т
энергиями Е, = |я2 (г; Ь.=(1,-1) - передаваемые двоичные символы.
0
Однако метод ИКО имеет пороговые свойства, а именно, при увеличении мощности ВП выше некоторого критического значения его эффективность резко снижается [9]. Повышение эффективности метода возможно, например, при переходе от жестких решений к мягким решениям (с регулируемой глубиной компенсации соседних канальных сигналов) или путем перехода к последовательной обработки [10].
Дальнейшее развитие методов многопользовательской обработки группового сигнала возможно исходя из следующих соображений. Анализ пока-
где ий/ =
зал, что их эффективность существенно определяется сочетанием коэффициентов корреляции используемых адресных сигналов, а также значениями амплитуд. При этом помехоустойчивость передачи информации существенно отличается для различных пар абонентов. Это приводит к идее регулирования параметров отдельных адресных сигналов в случаях, когда им в данный момент времени соответствует неблагоприятная матрица взаимной корреляции, либо сочетание амплитуд адресных сигналов. Очевидно, что при этом регулировать возможно либо формы адресных сигналов либо их начальные фазы либо их амплитудные коэффициенты. Последнее можно реализовать путем регулирования коэффициентов усиления усилителей мощности мобильных станций либо путем изменения форм ДН антенн базовой станции (БС). Кроме того, одновременный прием сигналов с различной амплитудой предполагает переход на последовательную ИКО, описанную в [11, 12], которая в условиях различия амплитуд адресных сигналов имеет существенно высокую эффективность чем параллельная ИКО.
Отметим, что применение адаптивных антенн позволяет снизить мощность помех от соседних сот или секторов, а метод многопользовательской обработки подавляет ВП только своей соты [13].
Кроме того, известно, что применение адаптивных антенн в составе мобильных терминалов (в частном случае мобильных телефонов), повысит качество связи, площадь обслуживания, но также уменьшит энергопотребление и вред для здоровья человека [14]. При этом возможно снижение энергозатрат мобильных телефонов, одного из главных недостатков современной технологии 4G.
Таким образом, совместное применение многопользовательского приема сигналов на БС систем мобильной связи и адаптивных антенн на БС и мобильных телефонах позволит существенно повысить их эффективность.
Список литературы:
1. Невдяев Л. Стандарты 3G I Л. Невдяев II Сети. - июнь 2000. - С. 12-25.
2. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами I Л.Е. Ва-ракин. - М.: Радио и связь, 1985. - С. 384.
3. Агеев Д.В. Основы теории линейной селекции I Д.В. Агеев II НТС ЛЭИС. - 1935. - № 10.
4. Verdu S. Minimum probability of error for asynchronous Gaussian multiple access channels I S. Verdu II IEEE Trans. Inform. Theory. - Jan. 1986. -Vol. lT-32. - P. 85-96.
5. Schneider K.S. An Optimal Receiver for Code Division Multiplexed Signals I K.S. Schneider, D. Minol II Alta Frequenza. - 1978. - Vol. XLVll. -№ 7. - P. 587-591.
6. Duel-Hallen A. Multiuser detection for CDMA systems I A. Duel-Hallen, J. Holtzman, Z. Zvonar II IEEE Personal Commun. - Apr. 1995. - Vol. 2. - P. 46-58.
7. Прокис Дж. Цифровая связь / Дж. Прокис - М.: Радио и связь, 2000.
8. А.с. 1338769. Устройство разделения каналов для синхронной системы связи с линейным уплотнением по форме / А.Н. Казаков. - 1987.
9. Казаков А.Н. Анализ помехоустойчивости подоптимального алгоритма разделения квазиортогональных сигналов / А.Н. Казаков // Радиотехника. - 1993. - № 4. - С. 48.
10. Казаков А.Н. Оптимизация итерационных процедур разделения ШПС для помехозащищенных многоканальных и адресных систем радиосвязи / А.Н. Казаков // Международная НТК «Информационная безопасность автоматизированных систем». - Воронеж. - 1998. - С. 675-681.
11. Казаков А.Н. Статическая модель синхронной адресной системы с последовательной компенсацией взаимных помех в условиях большого динамического диапазона системы: сборник стандартных подпрограмм -Краснодар: МО СССР, 1989. - Вып. 1. - С. 28-31.
12. Казаков А.Н., Ключко В.И. Сравнение эффективности параллельной и последовательной компенсации взаимных помех при различных амплитудах сигналов на входе многоадресного приемника // Сборник тезисов докладов НТК Ростовского ВВКИУРВ, 1989. - С. 34-35.
13. Подходы к качественному улучшению рабочих характеристик систем мобильного широкополосного доступа стандарта 802.16Е. - 2.10.2007 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.wimax.livebusiness.ru/news/ 3071 (дата обращения: 02.12.2010).
14. Строганова Е. Интеллектуальные антенны для сетей 3в / Е. Строганова // Технологии и средства связи. - 2008. - № 6. - С. 42-45.
О ТЕОРЕТИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЯХ РАЗРАБОТКИ ИННОВАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННИЦЫ
© Коваленко М.В.*
Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров, г. Санкт-Петербург
В статье рассматриваются основные теоретические направления разработки инновационной технологии комплексной переработки древесины лиственницы. Определяются ключевые факторы успешности в проведении исследований древесины лиственницы. Формулируются требования к конечному эффекту научно-исследовательских работ в данном направлении.
* Доцент кафедры Технологии целлюлозы и композиционных материалов, кандидат технических наук.
