Применение предварительной коррекции в системах с ортогональным частотным мультиплексированием: на примере PLC-систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.13, кандидат наук Адиев, Тимур Ильдарович

• Адиев, Тимур Ильдарович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Адиев, Тимур Ильдарович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Состояние технологии передачи данных по линиям электропитания

1.1. Особенности построения систем на основе передачи данных по линиям электропитания

1.1.1. Разновидности систем на основе передачи данных по линиям электропитания и области их применения

1.1.2. Проблемы технологии передачи данных по линиям электропитания

1.2. Ортогональное частотное мультиплексирование

1.2.1. Сферы применения OFDM: обзор проводных и беспроводных технологий на основе OFDM

1.2.2. Математическое описание формирования OFDM-сигнала

1.2.3. Текущие разработки в системах использующих OFDM-модуляцию

1.3. Компенсация межсимвольной интерференции в проводных каналах связи

1.3.1. Существующие подходы к компенсации МСИ

1.3.2. Дробно-интервальная предварительная коррекция цифрового сигнала

1.4. Выводы к главе 1

2. Математическое описание электромагнитных процессов в системах передачи данных по линиям электропитания

2.1. Кабельная сеть передачи электроэнергии как существенно-неоднородная многопроводная линия

2.2. Анализ электромагнитных процессов в многопроводных кабельных линиях

2.3. Определение граничных условий модели для анализа электромагнитных процессов в многопроводных кабельных линиях

2.4. Нахождение величин напряжений и токов при анализе электромагнитных процессов в многопроводных кабельных линиях

2.5. Выводы к главе 2

3. Математическое описание совместного применения предварительной коррекции и OFDM в передаче данных по линиям электропитания

3.1. Схемы применения предварительной коррекции в системах передачи с OFDM

3.2. Алгоритм реализации предварительной коррекции в PLC-системах

3.3. Синтез корректирующего фильтра для OFDM-сигнала

3.4. Спектральная эффективность применения коррекции OFDM-системы

3.5. Возможность применения коррекции в системах использующих OFTDM

3.6. Последовательность определения параметров корректирующего фильтра на сеансовом уровне сетевой модели OSI

3.7. Выводы к главе 3

4. Реализация имитационной модели ОФДМ модулятора с дробно-интервальным предкорректором

4.1. Алгоритм вычисления коэффициентов корректирующего цифрового фильтра для имитационной модели

4.2. Блок-схемы проведения имитационного моделирования

4.3. Вероятность появления битовой ошибки при прохождении сигнала по линии электропередачи

4.4. Выводы к главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованных сокращений

Список использованных источников

Приложение А. Фрагмент исходного текста программы для имитационного моделирования системы передачи данных по линиям электропитания с дробно-

интервальным предкорректором

Приложение Б. Документы, подтверждающие внедрение результатов работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Применение предварительной коррекции в системах с ортогональным частотным мультиплексированием: на примере PLC-систем»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В течение последнего десятилетия высокими темпами развиваются высокоскоростные технологии, растет предложение и увеличивается спрос на услуги цифрового широкополосного доступа. Потребность бизнеса и населения в телекоммуникационных услугах растет из года в год, и в настоящее время наблюдается тенденция к дальнейшему увеличению числа пользователей данных услуг. А значит, существует и необходимость в создании и развитии новых сравнительно недорогих телекоммуникационных сетей. В последнее время большой интерес вызывает возможность повышения эффективности использования существующих кабельных инфраструктур, в частности линий сети электропитания. Системы передачи данных по промышленным и бытовым электропроводам, т.н. PLC-системы (Power Line Communication), являются достойной альтернативой различным технологиям беспроводной связи. Это связано с тем, что частотный спектр в линиях электросети, в отличие, например, от жестко регламентированного радиоэфира, практически свободен. К тому же на надежность связи в проводах не влияют различные препятствия, такие как, например, железобетонные перекрытия.

Для участков линии электропитания характерной особенностью является их разветвленность и неоднородность. Если рассматривать участок линии от трансформаторной подстанции до непосредственной абонентской розетки, то зачастую участки кабельной инфраструктуры представляют собой соединения кабелей различных типов, которые в свою очередь могут быть изготовлены из различных то-копроводящих материалов. Точки соединения элементов кабельной сети выполняются сварочными, болтовыми, муфтовыми соединениями. Оплетка различных типов кабелей меняется в зависимости от условий прокладки кабеля и его технологического предназначения. Таким образом, вся сеть представляет собой явно неоднородную линию передачи с имеющимися в ней локальными неоднородно-стями (узлы соединений). Прибегнув к определенным приближениям, в результате'которых электромагнитные процессы можно исследовать с помощью теории цепей с распределенными параметрами с применением обобщенной системы те-

леграфных уравнений или обобщенной системы уравнений длинной электрической линии в данной работе рассмотрены процессы, протекающие в PLC-сетях.

Основой современной технологии PLC на физическом уровне является мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (Orthogonal frequency-division multiplexing - OFDM). Также на сегодняшний день OFDM широко применяется в проводной связи: в ADSL и VDSL системах; в системах цифрового кабельного телевидения стандарта DVB-C, DVB-C2; и в беспроводной связи: в стандартах IEEE 802.11 и HIPERLAN/2; в системах цифрового телевидения стандарта DVB-T, DVB-T2, наземных системах мобильного телевидения DVB-H, T-DMB, MediaFLO; системах цифрового радиовещания DRM; беспроводных системах связи стандарта Flash-OFDM; системах связи стандартов LTE, IEEE 802.20, IEEE 802.16е (Mobile WiMAX), WiBro, IEEE 802.15.3a и прочих системах радиосвязи. Как видно, спектр применения технологии OFDM достаточно велик. Как и любая другая телекоммуникационная система, OFDM-система подвержена влиянию помех различного рода, обусловленных средой распространения, наличием других источников сигнала, погодными условиями и прочими факторами, оказывающими влияние на качество связи. Для компенсации межсим-волыюй интерференции (МСИ) в системах с OFDM применяется метод добавления защитного интервала (ЗИ, Guard Interval - Gl). Однако применение данного защитного интервала, при сохранении заданных параметров системы и заданных мощностях оборудования, существенно снижает полезную пропускную способность всей системы в целом. В рамках проводимого исследования, предлагается производить дробно-интервальную предварительную коррекцию цифрового сигнала, которая предполагает установку корректирующего цифрового фильтра на передающей стороне PLC-системы.

В диссертационной работе была поставлена задача компенсации межсимвольной интерференции в цифровых каналах систем передачи информации с ортогональным частотным мультиплексированием путем применения коррекции сигнала на передающей стороне PLC-системы. В работе аналитически рассматривается способ определения импульсной характеристики кабельного канала для

метода совместного применения предварительной коррекции и ортогонального частотного мультиплексирования. Получаемые дискретные комплексные значения приближенной импульсной характеристики аналогового прототипа позволяют вычислить комплексные коэффициенты корректирующего фильтра на передающей стороне. Также в ходе исследований была разработана имитационная модель PLC-системы (язык программирования MatLab), в которой рассматривается случай применения предкоррекции при наличии априорной информации о передаточной функции канала.

Степень разработанности темы. В конце XX века ряд компаний реализовал первые большие проекты в области передачи сигналов по электросети. В процессе эксплуатации были выявлены серьезные проблемы. Работа электротранспорта, многочисленных электродвигателей и бытовых приборов вызывала в незащищенных от высокочастотных излучений проводах помехи, которые приводили к резкому снижению достоверности передачи данных. В 2000 г. ведущие производители электронного оборудования (Cisco, Compaq, Enikia, Intel, Intellon, Motorola, 3Com, Texas Instruments и др.), заинтересованные в развитии PLC-технологии, объявили о создании альянса Home Plug Powerline Alliance.

Исследованиям в области передачи данных по линиям электропитания посвящены работы таких ученых, как: Охрименко В., R. Lehnert, R. Hrasnica, А. Haidine, К. Dostert, S. Mudriievskyi, G. Bumiller, A.Muji, N.Suljanovi, M.Zajc, J.Tasi, и многих других. Современные PLC-системы начали развиваться относительно недавно, но интерес к ним неизменно возрастает. Однако для систем передачи данных по линиям электросети в наибольшей степени характерны искажения сигнала, вызванные частотной зависимостью параметров канала на ширине спектра передаваемого сигнала и эффектом многолучевого распространения.

Исследованиям в области компенсации МСИ в цифровых сигналах при воздействии помех и разработке подходов к решению задачи компенсации искажений в каналах связи посвящены работы таких ученых, как: Андреев В.А., Кисель В.А., Кповский Д.Д., Курицын С.А., Мишин Д.В., Тамм Ю.А., Тихонов В.И., Шахпшьдян В.В., Ericson Т., Forney G.D., Gerstacker W., Graf K.P. и многих дру-

гих.

Объектом исследования являются цифровые системы широкополосного доступа на основе технологии передачи данных по сетям электропитания в условиях эффекта многолучевого распространения, приводящего к возникновению межсимвольной интерференции.

Предметом исследования являются методы и алгоритмы компенсации межсимвольной интерференции при передаче цифровых сигналов по сетям электропитания.

Целью работы является повышение эффективности использования систем передачи информации по сетям электропитания за счет компенсации межсимвольной интерференции.

Задачи исследования. Для достижения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработка математической модели кабельной сети передачи электроэнергии как существенно-неоднородной многопроводной линии.

2. Разработка метода, обеспечивающего снижение вероятности ошибки при приеме PLC-сигнала за счет компенсации межсимвольной интерференции, основанного на применении коррекции сигнала на передающей стороне.

3. Разработка алгоритма реализации предварительной коррекции в системах связи PLC, а также соответствующих программных и схемотехнических решений.

4. Разработка программного обеспечения, моделирующего систему передачи сигналов по линиям электропитания. Проведение численных экспериментов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана модель для исследования кабельной сети передачи электроэнергии как существенно-неоднородной многопроводной линии, которая в отличие от известных моделей, позволяет учитывать взаимные влияния линий при расчетах напряжений и токов, а также учитывает участки кабеля, представляющие собой как сосредоточенные, так и распределенные неоднородности.

2. Разработан метод, обеспечивающий снижение вероятности ошибки и увеличение пропускной способности при приеме PLC-сигнала за счет компенсации межсимволыюй интерференции, отличающийся от существующих методов тем, что в нем применяется предварительная дробно-интервальная коррекция совместно с ортогональным частотным мультиплексированием.

3. Разработан алгоритм реализации предварительной коррекции в системах связи PLC, который в отличие от известных алгоритмов позволяет реализовать тестирование и подстройку системы коррекции для устройств, применяющих ортогональное частотное мультиплексирование.

4. Впервые получены результаты проведенного имитационного моделирования реализующего предварительную коррекцию совместно с ортогональным частотным мультиплексированием для систем передачи по линиям электропитания.

Теоретическая и практическая ценность.

Исследование с помощью теории цепей с распределенными параметрами с применением обобщенной системы телеграфных уравнений или обобщенной системы уравнений длинной электрической линии процессов, протекающих в PLC-сетях, а также компенсация МСИ путем предварительной коррекции на передающей части представляет большой теоретический и практический интерес при анализе и проектировании современных PLC -систем. Практическая значимость материалов диссертационной работы подтверждается их применением в учебном процессе на кафедре телекоммуникационных систем ФГБОУ ВПО «Уфимского государственного авиационного технического университета».

Методология н методы исследования.

В работе использовались теоретические и экспериментальные методы исследований из областей математической физики, теории цепей с распределенными параметрами, математического анализа, теории цифровой обработки сигнала, теории распространения электромагнитных волн, дифференциального исчисления, численные методы моделирования. Применены методы математического моделирования, в том числе компьютерного.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Модель для исследования кабельной сети передачи электроэнергии как существенно-неоднородной многопроводной линии, основанная на теории цепей с распределенными параметрами с применением обобщенной системы уравнений длинной электрической линии, которая позволяет учитывать взаимные влияния линий при расчетах напряжений и токов, а также учитывает участки кабеля, представляющие собой как сосредоточенные, так и распределенные неоднородности.

2. Метод компенсации МСИ в каналах передачи данных по линиям электропитания, основанный на совместном применении коррекции сигнала и OFDM-модуляции на передающей стороне, позволяющий снизить вероятность ошибки и увеличить пропускную способность при приеме PLC-сигнала.

3. Алгоритм реализации предварительной коррекции в сетях PLC и разработанные соответствующие программные решения, основанные на методе компенсации МСИ в каналах передачи данных по линиям электропитания.

4. Блок-схема передающего устройства системы передачи информации по . линиям электропитания, основанная на алгоритме реализации предварительной коррекции в сетях PLC.

5. Результаты имитационного моделирования PLC-системы, реализующей OFDM-модулятор с дробно-интервальным предкорректором, которые позволяют сделать выводы об эффективности применения коррекции.

Достоверность полученных результатов.

Достоверность и обоснованность результатов обусловлены корректным использованием существующего и разработанного математического аппарата, вводимые допущения мотивированы фактами, известными из практики, и подтверждается соответствием результатов проведенного имитационного моделирования, полученных в диссертационной работе, теоретическим положениям.

Апробация результатов. Основные результаты работы обсуждались на: Международной научно-практической конференции «Перспективное развитие науки, техники и технологий», Курск, 2011; Всероссийской молодёжной научной

конференции «Мавлютовские чтения», Уфа, 2012; XV Международной научно-технической конференции «Проблемы техники и технологии телекоммуникаций», Казань, 2014, а также на семинарах кафедры телекоммуникационных систем УГА-ТУ.

Результаты работы применены при выполнении научно-исследовательского проекта, реализованного в рамках гранта Минобрнауки России по федеральной целевой программе «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы.

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в 9 публикациях, в том числе в 3 статьях в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, и в 6 публикациях в сборниках материалов международных и всероссийских конференций. Также по результатам выполненной работы получено1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений.

В первой главе проанализирована структура современных PLC-систем, рассмотрено развитие и текущее состояние в сфере исследования технологии, приведена классификация по назначению и дано краткое описание видов PLC-систем, изложены основные принципы действия и функционирования устройств, вовлеченных в систему. Произведен анализ преимуществ и недостатков систем передачи по сетям электропитания и выявлены проблемы, возникающие в системах. В частности это искажение широкополосного сигнала вследствие частотной зависимости параметров канала и эффекта многолучевого распространения, приводящее к МСИ в принимаемом сигнале.

В главе также рассмотрено описание формирования OFDM-символов на физическом уровне на основе стандарта МСЭ (рекомендация IUT -Т G.9960). В главе описаны преимущества и недостатки систем с OFDM, приведены краткий обзор и характеристики основных подходов и методов, применяемых в настоящее время в цифровых системах связи для компенсации искажений сигнала. Проведя обзор основных подходов и методов, применяемых в настоящее время в цифровых систе-

мах связи для компенсации искажений сигнала, сделан вывод о возможности применения компенсации МСИ в заданном частотном диапазоне совместно с технологией OFDM. Анализ показал, что наиболее перспективным методом коррекции является дробно-интервальная, которую планируется применять совместно с ортогональным мультиплексированием в сетях PLC.

Вторая глава диссертационного исследования посвящена проблеме математического описания и анализа электромагнитных процессов в сетях PLC-систем. Наиболее общий подход при математическом описании и анализе электромагнитных процессов в кабельных сетях основан на решении уравнений Максвелла. Описанное во 2 главе решение позволяет находить изображение Лапласа функций, согласно которым изменяются напряжение и ток в исследуемой кабельной линии. При заранее известной априорной информации о кабельной инфраструктуре полученные результаты позволяют определить параметры сигнала -напряжения и токи в существенно-неоднородной многопроводной линии в любом сечении, которой и являются сети передачи данных по линиям электропитания. Также полученные результаты дают возможность для анализа причин искажений передаваемых сигналов в цифровых системах передачи информации.

Однако в реальных условиях интерес в основном представляют оригиналы указанных функций. Ввиду достаточной сложности найденных изображений выразить их оригинал через элементарные функции не представляется возможным. В связи с этим на кафедре телекоммуникационных систем ведется дальнейшая работа по нахождению значении оригинала функции по заданному изображению.

В третьей главе разрабатывается метод, обеспечивающий снижение вероятности ошибки при приеме OFDM-сигнала в PLC-системе за счет компенсации межсимвольной интерференции, основанный на применении коррекции сигнала на передающей стороне.

В главе также: оцениваются характеристики цифровой системы передачи, такие как спектральная эффективность OFDM-сигнала; возможность применения коррекции в системах использующих OFTDM; для модернизации существующих протоколов и внедрения коррекции посредством тестирования канала приведена

последовательность определения параметров корректирующего фильтра на сеансовом уровне модели 051, а также алгоритм тестирования кабельной линии.

Четвертая глава посвящена разработке программных и схемотехнических решений соответствующих алгоритму реализации предварительной коррекции совместно с ОРОМ-модуляцией в РЬС-системах. В ходе исследований была разработана имитационная модель РЬС-системы (язык программирования Ма(ЬаЬ), в которой рассматривается случай применения предкоррекции при наличии априорной информации о передаточной функции канала.

В заключении изложены основные результаты работы.

В приложениях приведены: акты внедрения результатов работы в проектах ЗАО «Учебно-методический центр при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича» и в учебном процессе ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет», свидетельство о регистрации программы для ЭВМ, фрагменты исходного кода программы.

1. Состояние технологии передачи данных по линиям электропитания

1.1. Особенности построения систем на основе передачи данных по линиям электропитания

На сегодняшний день практически большую часть телекоммуникационной инфраструктуры составляют цифровые системы связи. И неизменно с каждым годом возрастает количество потребителей телекоммуникационных услуг, тем самым возрастает поток битов данных, которые ежедневно передаются от одного устройства к другому [1].

Традиционно проблема соединения без новых проводов решается при помощи радиоэфира - технологии беспроводных подключений. Но радиочастоты не единственная среда передачи, которую можно задействовать в доме или офисе. Одним из способов создания сети является организация передачи данных по линиям электропитания.

Сети электропередачи имеют большой охват, однако, полоса пропускания в них используется неэффективно - переменный ток потребителям передается на частоте 50-60 Гц в то время, как все, что находится выше в частотном спектре, совершенно свободно, в отличие, например, от жестко регламентированного радиоэфира. Интерес к средствам передачи информации по промышленным и бытовым линиям электропитания обусловлен, возрастающей потребностью в сравнительно недорогих средствах связи массового применения [2].

Идея передачи данных по электрической сети появилась в 1930-х гг. Первые системы передачи данных по линиям электропитания, т.н. PLC-системы (Power Line Communication), появились более 80 лет назад. В основном они использовались для сигнализации в энергосистемах и на железных дорогах и имели очень низкую скорость передачи данных. В конце XX столетия ряд компаний реализовал первые большие проекты в этой области [3].

В процессе эксплуатации PLC были выявлены проблемы. Работа электротранспорта, многочисленных электродвигателей и бытовых приборов вызывала в незащищенных от высокочастотных излучений проводах помехи, которые приводили к резкому снижению достоверности передачи данных. К тому же, провода

электросети начали действовать как антенны радиоретрансляторов, излучая весь трафик в эфир. Стремительное развитие альтернативных способов организации широкополосной передачи данных, например, технологии DSL (Digital Subscriber Line) и массовый выход на рынок кабельных модемов, поставили под сомнение коммерческую привлекательность PLC-систем. Неоднородность среды передачи данных, отсутствие соответствующей элементной базы и единого стандарта привели к тому, что в тот период PLC-технология не получила должного коммерческого применения. И только в начале текущего столетия технология передачи данных по электросети стала получать широкое развитие и распространение [411].

Особенно большой интерес к возможности передачи информации по электросети появился с развитием интернета. Качественный сдвиг в развитии PLC-технологии произошел на рубеже XX-XXI вв. благодаря идее организации «последней мили» с помощью широкополосного доступа по электросети. PLC - собирательный термин, включающий все возможные варианты передачи данных по электрической сети. Достижения PLC-технологии обусловлены появлением соответствующей элементной базы, в т.ч. сигнальных процессоров, с использованием которых были реализованы сложные способы модуляции сигнала, что и позволило увеличить достоверность передачи информации. В качестве альтернативы PLC-технологии и электрическим проводам можно назвать технологию xDSL, беспроводный доступ (Wi-Fi), спутниковую связь и др., а также коаксиальные телевизионные и оптоволоконные кабели. При выборе технологии определяющую роль играет экономический фактор - средства связи должны быть недорогими и повсеместно доступными [3].

В таблице 1.1 приведены характеристики и основные технические параметры существующих проводных систем высокоскоростной передачи данных[4-6]. Где: HFC (Hybrid Fiber Coaxial Cable- комбинированная оптокоаксиальная кабельная система); ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line- асимметричная цифровая абонентская линия); VDSL (Very high bit-rate Digital Subscriber Line-высокоскоростная цифровая абонентская линия); ADSL2+ (ITU G.992.5). Улуч-

шенный вариант ADSL; FTTH (Fiber To The Home - сеть с доведением оптического кабеля до пользователя).

Таблица 1.1- Основные параметры проводных технологий

Наименование параметра Технология

HFC ADSL VDSL ADSL2+ PLC FTTH

Диапазон рабочих частот, МГц (полоса частот/канал, МГц/канал) 5...1000, (6...8) ДО 1,1 до 2,2 1...30 1000

Пропускная способность, Мбит/с (расстояние, км) США: 3...4, Канада: до 10, Великобритания: 1...8, Франция: до 100 1.5 (5,4)...12 (0.3) 13 (1,3)...52 (0,3) 7,5 (2,7)...26 (0.3) 200, пиковая, для узла сети: 2...4 1 Гбит/канал

Максимальное расстояние, км 100 (с использованием усилителей) 5,4 1,3 2,7 3 (10...50 кВ); 0,2 (0,22...0,38 кВ) 20

Параметры развертывания Просто при наличии ТВ-кабеля. Большие затраты при создании новой сети Просто при наличии точек подключения Легко. Не требуется прокладка кабеля Большие проблемы при прокладке кабеля

Преимущества Можно использовать существующие сети кабельного ТВ Возможность использования уже существующих точек подключения Наличие разветвленной инфраструктуры Очень широкий диапазон частот

Недостатки Ограниченная пропускная способность. Асимметричность Скорость передачи в большой степени зависит от расстояния. Асимметричность Отсутствие единого стандарта Большие затраты при создании сети

Как видно из таблицы, линии электропередачи как физическая среда совмещают преимущества как проводных, так и беспроводных средств передачи данных. Пользователям почти всегда доступен сравнительно быстрый и надежный канал связи, разветвленный по всему зданию. Поскольку передача данных

осуществляется по проводам относительно небольшой длины, задержки в линии небольшие, и при передаче видео- и аудио- потоков, а также при оказании интерактивных информационных услуг обмен данными происходит в режиме, близком к режиму реального времени [5]. Но и беспроводные сети имеют множество преимуществ. В отличие от электросетей, они не нуждаются в проводах и могут излучать широкополосный сигнал во всем пространстве здания. Однако связь через эфир менее стабильна и плохо защищена от помех. Кроме того, зачастую пропускная способность канала ограничена, поэтому в случае беспроводной сети редко удается добиться одновременной передачи нескольких потоков (видео, аудио и данных) с хорошим качеством. Еще одна проблема - ограниченная зона покрытия, которая в большой степени зависит как от размеров, так и конфигурации помещения, а также от свойств строительных материалов, из которых возведено здание. Расширить зону покрытия в некоторых случаях можно с помощью дополнительной PLC-сети. PLC-технология наиболее конкурентоспособна среди проводных и беспроводных технологий для создания локальных компьютерных сетей. Инфраструктуры проложенных электросетей достаточно для организации сети во всем здании, а высокая пропускная способность (до 200 Мбит/с) потенциально удовлетворяет требованиям современных мультимедийных приложений [3].

1.1.1. Разновидности систем на основе передачи данных по линиям электропитания и области их применения

Технологии передачи данных по электросетям принято разделять на широкополосные системы (Broadband over Power Lines) и узкополосные системы (Narrowband over Power Lines). Широкополосные системы (со скоростью 1...200 Мбит/с) ориентированы на системы высокоскоростного доступа к интернету, на создание домашних компьютерных сетей, а также на приложения, требующие высокоскоростного обмена данными: потоковое видео, системы видеоконферен-цсвязи, цифровой телефонии и т.д. Узкополосные (низкоскоростные) системы ориентированы на использование в средствах домашней автоматики, в управлении простейшими бытовыми приборами и т.д. В этом случае достаточно значительно меньшей пропускной способности канала (0,1...100 Кбит/с).

В настоящее время создано и эксплуатируется большое число высокоскоростных магистральных информационных сетей, однако возможность подключение к ним конечных потребителей в ряде случаев все еще остается проблемной. Большинство подключений осуществляется путем прокладки кабеля от высокоскоростной линии до офиса или квартиры пользователя. В силу ряда причин прокладка кабеля может оказаться крайне нежелательной или даже невозможной. Например, это происходит в случае небольших фирм, часто меняющих арендуемые помещения. Поскольку необходимость подключения к интернету стала неотъемлемой частью ведения бизнеса многих компаний, весьма привлекательна возможность использовать уже имеющуюся в каждом здании электропроводку. При этом каждая электрическая розетка может стать точкой подключения к глобальной сети - требуется лишь РЬС-модем [13].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Адиев, Тимур Ильдарович, 2015 год

Список использованных источников

1. Широкополосная PLC-технология: проблемы и решения/ Охрименко В. Ю. // Электронные компоненты №1, 2010. - С. 43-49.

2. Передача данных по электросетям / Баранова Е. // Телемультимедиа - интернет-журнал по широкополосным сетям и мультимедийным технологиям, 2009 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.telemultimedia.ru/art.php?id=345

3. PLC-технологии. Часть 1 / Охрименко В. Ю. // Электронные компоненты №10, 2009.- С. 58-62.

4. White Paper: Comparison of Access Technologies. — The OPERA Consortium, 2009 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.cise.ufl.edu/~nemo/plc/refs/OP2_WP7_D52r2_WP_Comparison_Access_T ech.pdf

5. Pablo Gagliardo Take advantage of power line communications in nextgen home networking & IPTV designs. — Comms Design, 2009 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.commsdesign.com/article/ printableArti-cle.jhtml?articleID=217300850.

6. WiMAX's technology for LOS and NLOS environments. — WIMAX forum [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.wimaxforum.org/technology/ down-loads/WiMAXNLOSgeneral-versionaug04.pdf.

7. X-10 Communications Protocol and Power Line Interface PSC04&PSC05 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: ftp://ftp.xlO.com/pub/manuals/ technicalnote.pdf.

8. Х10 Homesecurity [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.xlO.com/home-security.html.

9. Smarthome USA [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.smarthomeusa.com/ info/xlOtheory.

10. Adaptive Networks Power Line systems [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.adaptivenetworks.com.

11. FT 5000 Smart Transceivers/Neuron® 5000 Technical Overview. — Echelon, 2009 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.echelon.com.

12. PLC-технологии. Часть 2 / Охрименко В. Ю. // Электронные компоненты № 11,2009.- С. 50-53.

13. PLC-технологии. Часть 3 / Охрименко В. Ю. // Электронные компоненты №12, 2009.- С. 58-61.

14. Классификация электрических сетей // Электротехнический портал для студентов ВУЗов электротехнических специальностей и инженеров [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ийр^/электротехнический-портал.рф/кошгиксуа-lep/150-klassifikacya-electrosetey.html.

15. Умный дом. Энергосбережение. Энергосберегающие технологии [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://houseclever.ru/.

16. Прохождение сигнала по существенно-неоднородной многопроводной линии/ Тлявлин А.З., Ясовеев В.Х., Зайнуллин Р.Ф., Адиев Т.И. // Вестник УГАТУ: науч. журнал Уфимск. гос. авиац. ун-та. УГАТУ, т. 17, 2013, № 4 (57), С. 135-142.

17. Home Plug Powerline Alliance Announces Revolutionary Advancements for Next-Generation Powerline Networks [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.homeplug.org/news/pr/view?item_key=08b68bl447bf 04768flc7e3cl550dedcae8fac60.

18. HomePlug Standard Brings Networking to the Home. — Comms Design, 2009 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.commsdesign.com/ main/2000/12/0012feat5.

19. HomePlug 1.0 PHY for Smart Grid and Electric Vehicle Applications. — IntelIon, 2008 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.intellon.com.

20. ITU-T Recommendation G.9960. Unified high-speed wireline-based home networking transceivers - System architecture and physical layer specification - ITU, Geneva, 2012.- 154 p.

21. ITU-T Recommendation G.992.3. Asymmetric digital subscriber line transceivers 2 (ADSL2). - ITU, Geneva, 2009. - 404 p.

22. ITU-T Recommendation G.993.1. Very-high digital subscriber line transceivers (VDSL). - ITU, Geneva, 2006.- 300 p;

23. Стандарт DVB-C. Система цифрового ТВ вещания // Контур-М [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.konturm.ru/.

24. Digital Video Broadcasting (DVB) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.dvb.org

25. ISDB-T //Digital Broadcasting Experts Group [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.dibeg.0rg/intr0/intr0.html#header;

26. Педжман Рошан Основы построения беспроводных локальных сетей стандарта 802.11. Руководство Cisco/ Педжман Рошан, Джонатан Лиэри — М.: «Вильяме», 2004. — 304 с.

27. IEEE утвердил стандарт IEEE 802.16m™ - ADVANCED MOBILE BROADBAND WIRELESS STANDARD [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://standards.ieee.org/news/2011/80216m.html.

28. Digital Video Broadcasting (DVB-H) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.dvb.org.

29. Системы вещания на портативные терминалы /А. Бителева // Теле-Спутник, 2006, №7, С. 74-76.

30. DRM или управление цифровыми правами [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mobile-review.com/mp3/articles/drm.shtml.

31. 3GPPLong Term Evolution (LTE) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/98-lte.

32. IEEE 802.20 Mobile Broadband Wireless Access (MBWA) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://grouper.ieee.org/groups/802/20/.

33. CELENEC [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.cenelec.eu/

34. Federal Communication Commission [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fcc.gov/.

35. Передача сигналов по линиям электроснабжения / Тлявлин А.З., Адиев Т.И.// Проблемы техники и технологии телекоммуникаций: XII Международная научно-техническая конференция. - Казань: КГТУ, 2011. - С. 136-138.

36. Разработка модели физического уровня OFDM модема [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://omoled.ni/publications/view/2.

37. ITU-T Recommendation G.9964. Unified high-speed wireline-based home networking transceivers - Power spectral density specification - ITU, Geneva, 2012.-30 P-

38. ITU-T Recommendation G.9961 Unified high-speed wire-line based home networking transceivers - Data link layer specification - ITU, Geneva, 2012. - 30 p.

39. OFDM часть 3 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://omoled.ru/publications/view/39.

40. Тихвинский, В. О.Управление и качество услуг в сетях GPRS/UMTS/ В. О. Тихвинский, С.В. Терентьев - М.: Эко-Трендз , 2007.- 400 с.

41. Мельник, С. В. Потенциальные возможности для широкополосных радиотехнологий // Вестник связи, 2009. т. 10.- С. 21-26.

42. Gang Lin, Lars Lundheim, NilsHolte On efficient equalization for OFDM/OQAM systems. - Department of Electronics and Telecommunications Norwegian University of Science and Technology (NTNU), Norway, 2005.

43. Helmut Bolcskei Orthogonalization of OFDM/OQAM pulse shaping filters using the discrete Zak transform [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.nari.ee.ethz.ch/commth/pubs/files/oqam.pdf.

44. Воробьев, В.И. Теория и практика вейвлет-преобразования/ В.И. Воробьев, В.Г. Грибунин, - ВУС, 1999.- 204 с.

45. System and method for generating a modified IOTA pulse for reducing adjacent channel interference (ACI) in an isotropic orthogonal transfer algorithm (IOTA) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.google.com/ patents/US20040252774.

46. О дробно-интервальной предварительной коррекции цифрового сигнала в каналах связи/ Султанов А.Х., Тлявлин А.З., Багманов В.Х., Любопытов B.C., Адиев Т.Н. // Вестник УГАТУ: науч. журнал Уфимск. гос. авиац. ун-та. УГАТУ, 2013, т. 17, №2 (55), С. 3-13.

47. Hrasnica Н., Haidine A., Lehnert R. Broadband Powerline Communications Networks. - John Wiley & Sons, Chichester, 2004. - 275 p.

48. Fischer, R.F.H. Precoding and Signal Shaping for Digital Transmission. - John Wiley & Sons, New York, 2002. - 492 p.

49. Адаптивная коррекция. Ш.У.Х. Куреши.: ТИИЭР, т.73, №9, сентябрь 1985. -С. 5-49.

50. Fractional tap-spacing equalizer and consequences for clock recovery in data modems. Ungerboeck G. IEEE Transactionson Communications, Vol. 24, August 1976. -P. 856-864.

51. Прокис, Дж. Цифровая связь/ Дж. Прокис, пер. с англ. под ред. Д.Д. Клов-ского. - М.: Радио и связь, 2000. - 800 с.

52. On the Error Performance of Wireless Systems with Frequency Selective Fading and Receiver Timing Phase Offset / Jingxian Wu, Yahong Rosa Zheng, Khaled Ben Le-taief, Chengshan Xiao // IEEE Transactions on Wireless Communication, vol. 6, №2, February 2007, - P. 720-729.

53. Performance and properties of a T/2 equalizer / Qureshi S.U.H., Forney G.D. // National Telecommunications Conference, Los Angeles, CA, December 1977. - pp. 11:1.1-11:1.9.

54. Fractionally-Spaced Equalization: An Improved Digital Transversal Equalizer / Gitlin R.D., Weinstein S.B. // The Bell System Technical Journal, Vol. 60, № 2, February 1981.-P. 275-296.

55. Achieving One TeraFLOPS with 28-nm FPGAs [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.altera.com/literature/wp/wp-01142-teraflops.pdf.

56. Reducing Power Consumption and Increasing Bandwidth on 28-nm FPGAs [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.altera.com/ literature/wp/wp-01148-stxv-power-consumption.pdf.

57. Использование методов математической статистики для решения некорректных задач / Турчин В.Ф., Козлов В.П., Малкевич М.С. // УФН, 1970, т. 102, вып. 3, С. 345-386.

58. Тихонов, А.Н. Методы решения некорректных задач/ А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин. - М.:«Наука», 1979. - 284 с.

59. Method for Linear Distortion Compensation in Metallic Cable Lines / Albert Sul-tanov, Anvar Tlyavlin and Vladimir Lyubopytov // Proceedings of 17th International Workshop EUNICE 2011 «Energy-Aware Communications», Dresden, Germany. Springer-Verlag, BerlinHeidelberg, 2011, - P. 195-198.

60. Демирчан, K.C. Теоретические основы электротехники: в 3-х т. Учебник для вузов / К.С. Демирчан, Н.В. Коровкин, B.JI. Чечурин.- СПб.: Питер, 2003.- 576 с.

61. Андреев, В.А. Теория многопроводных линий связи/ В. А. Андреев.- М.: ИРИАС, 2006 - 162 с.

62. Бутковский, А.Г. Структурная теория распределенных систем/ А. Г. Бутков-ский. - М.: Наука, 1977.- 320 с.

63. Тлявлин А.З., Гильманов Э.А., Зайнуллин Р.Ф. Математическая модель обобщенной кабельной линии при импульсном входном воздействии // Вестник УГАТУ. Уфа: 2009, Т. 13. - С. 200-205.

64. Прохождение сигнала по существенно-неоднородной многопроводной линии/ Тлявлин А.З., Ясовеев В.Х., Зайнуллин Р.Ф., Адиев Т.И. // Вестник УГАТУ: науч. журнал Уфимск. гос. авиац. ун-та. УГАТУ. 2013. Т. 17. № 4 (57). - С. 135142.

65. Сергиенко, А.Б. Цифровая обработка сигналов/ А. Б. Сергиенко. - Спб.: «Питер», 2002. - 608 с.

66. Тихонов, А.Н. Численные методы решения некорректных задач/ А. Н. Тихонов, А. В. Гончарский, В. В. Степанов, А. Г. Ягола. - М.: Наука, 1990. - 230 с.

67. Анго, А. Математика для электро- и радиоинженеров / А. Анго;пер. с франц. под общей редакцией К.С. Шифрина. - М.: «Наука», 1964. - 772 с.

68. Pre-Equalization and Precoding Design for Frequency-Selective Fading Channels / Lingyang Song, Are Hjorungnes and Manav R. Bhatnagar // IEEE International Conference on Communications ICC 2008, Beijing, China, May 2008, - pp. 4744-4748.

69. Бахвалов, H.C. Численные методы/ H. С. Бахвалов, H. П. Жидков, Г. М. Кобельков. - М.: Бином, 2001. - 630 с.

70. Любопытов, В.С.Компенсация межсимвольной интерференции в цифровых каналах на основе дробно-интервальной предварительной коррекциигдис. ... канд. Техн. наук : 05.12.13/ Любопытов, Владимир Сергеевич. - Уфа., 2013. - 188 с.

71. Сергиенко, А.Б. Цифровая связь: учебное пособие / А. Б. Сергиенко.- Спб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012.- 164 с.

72. Финк, Л.М. Теория передачи дискретных сообщений / Л. М. Финк.- М.: Советское радио, 1970. - 728 с.

73. Баскаков, С.И. Радиотехнические цепи и сигналы / С. И. Баскаков. - М.: Высшая школа, 2000. - 462 с.

74. Гроднев, И.И. Линии связи: Учебник для вузов / И. И. Гроднев, С. М. Вер-ник. - М.: Радио и связь, 1988. - 544 с.

75. Зевеке, Г.В. Основы теории цепей. Учебник для вузов / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Страхов. - М.: Энергия, 1975. - 752 с.

76. Левинштейн, М.Л. Операционное исчисление в задачах электротехники / М. Л. Левинштейн. - Ленинград: Энергия, 1972. - 358 с.

77. Гольденберг, Л. М. Цифровая обработка сигналов / Л. М. Гольденберг, Б. Д; Матюшкин, M. Н. Поляк.- М.: Радио и связь, 1990. - 256 с.

78. Синтез корректирующего фильтра для OFDM-сигнала/ Тлявлин А.З., Любопытов B.C., Адиев Т.И. // Электротехнические и информационные комплексы и системы: науч. журнал Уфимск. гос. ун-та эконом.и сервиса. УГУЭС, 2014. Т. 10, № 2. - С. 62-67.

79. Применение дробно-интервальной предварительной коррекции в системах передачи данных по линиям электропитания /Адиев Т.И. // Актуальные проблемы науки и техники: сборник научных трудов VIII Всероссийской зимней школы-семинара аспирантов и молодых ученых. Уфа: УГАТУ,2013. - С. 11-13.

80. Совместное применение предварительной дробно-интервальной коррекции и мультиплексирования с ортогональным частотным разделением в сетях PLC /Адиев Т.И., Тлявлин А.З. // Проблемы техники и технологии телекоммуникаций: XIV Международная научно-техническая конференция. Самара: Ш УТИ, 2013. -С. 7-10.

81. Реализация имитационной модели OFDM модулятора с дробно-интервальным предкорректором в PLC-системах/ Тлявлин А.З., Адиев Т.И., Ис-магилова А.Р.// Проблемы техники и технологии телекоммуникаций: XV Международная научно-техническая конференция. Казань: КГТУ,2014. - С. 55-57.

82. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2014661125. Система с ортогональным частотным мультиплексированием с применением предварительной коррекции/ Тлявлин А.З., Адиев Т. И. Роспатент. М.: Зарег. в Реестре программ для ЭВМ 23.10.2014.

83. Гильманов, Э.А. Повышение эффективности эксплуатации кабельных линий передачи на основе их диагностики методом импульсной рефлектометрии объектов : дис.... канд. Техн. наук : 05.12.13, 05.11.16 / Гильманов, Эдуард Ахна-фович. - Уфа., 2009. - 167 с.

84. Письменный, Д.Т. Конспект лекций по высшей математике. 2 часть / Д.Т. Письменный. - 3-е изд. - М.: Айрис-пресс, 2005. - 256 с.

85. Письменный, Д.Т. Конспект лекций по высшей математике. 1 часть / Д.Т. Письменный. - 3-е изд. - М.: Айрис-пресс, 2005. - 288 с.

86. Васильев, К.К. Теория электрической связи: учебное пособие / К.К. Васильев, В.А. Глушков, A.B. Дормидонтов, А.Г. Нестеренко; под общ.ред. К.К. Васильева. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 452 с.

87. Андреев, В.А. Направляющие системы электросвязи. Том 1. Теория передачи и влияния / В. А. Андреев, JI. Н. Кочановский, Э. JI. Портнов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2009. - 424 с.

88. Цифровые и аналоговые системы передачи. Учебное пособие для ВУЗов / Под ред. Иванова В.И. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003. - 232 с.

89. Катунин, Г. П. Телекоммуникационные системы и сети. Учебное пособие для ВУЗов Том 2 / . Г. П. Катунин, Г. В. Мамчев, В. Н. Попантонопуло, В. П. Шувалов - М. Горячая линия - Телеком, 2004. - 672 с.

90. Кисель, В.А. Аналоговые и цифровые корректоры / В. А. Кисель. - М: Радио и связь, 1986. - 184 с.

91. Скляр, Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическоепримене-ние. Изд. 2-е. / Б. Скляр; пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильяме», 2007. -1104 с.

92. Глазунов, В.А. Цифровые системы передачи информации. Учебное пособие. / В. А. Глазунов. - Самара: СГАУ, 2012. - 49 с.

93. Гольденберг, JI.M. Импульсные и цифровые устройства. Учебник для ВУЗов. Часть 1 / JI. М. Гольденберг. - М.: Связь, 1973.- 496 с.

94. Иванов, В.И. Цифровые и аналоговые системы передачи / В. И. Иванов, В. Н. Гордиенко и др. - М.: Горячая линия- Телеком, 2003. - 232 с.

95. Method for Linear Distortion Compensation in Metallic Cable Lines / Albert Sul-tanov, Anvar Tlyavlin, and Vladimir Lyubopytov // Proceedings of 17th International Workshop EUNICE 2011 Energy-Aware Communications, Dresden, Germany, 5-7 September 2011. Springer-Verlag, Berlin Heidelberg. - P. 195-198.

96. Lucky, R.W., Rudin, H. R.: Generalized Automatic Equalization for Communication Channels, Proc. IEEE (Letters), 54, March 1966. - P. 439-440.

97. Lucky, R.W., Rudin, H. R.: An automatic equalizer for general-purpose communication channels. Bell Syst. Tech. J., Vol. 46,1967. - P. 2179-2208.

98. Pre-Equalization for MIMO Wireless Channels with Delay Spread / He-manthSampath, Helmut Bolcskei and Arogyaswami J. Paulraj // Vehicular Technology Conference, Boston, MA, Sep. 24-28 2000. IEEE VTS - Fall VTC 2000 52nd. - P. 1175-1178.

99. ITU-T Recommendation G.703. Physical/electrical characteristics of hierarchical digital interfaces. - ITU, Geneva, 2002. - 56 p.

100. Феер, К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра: Пер. с англ. / Под ред. В.И. Журавлева. - М.: Радио и связь, 2000. - 520 с.

101. Метод совместного применения дробно-интервальной предварительной коррекции и расширения спектра цифрового сигнала для PLC-сетей и беспроводных каналов связи / Багманов В.Х., Любопытов B.C., Султанов А.Х., Тлявли-нА.З. // Инфокоммуникационные технологии: периодич. науч.-техн. и информационно-аналитический журнал. 111 УТИ. 2012. Том 10. № 3. С. 20-28.

102. О совместном применении дробно-интервальной предварительной коррекции и расширения спектра цифрового сигнала / Любопытов B.C. // Проблемы техники и технологии телекоммуникаций: XIII Международная научно-техническая конференция. Уфа: УГАТУ, 2012. С. 56-58.

Приложение А. Фрагменты исходного текста программы для имитационного моделирования системы передачи данных по линиям электропитания с дробно-интервальным предкорректором

ele

% А: Параметры системы

М = 4;

no_of_data_points = 12 8000; block_size = 84; cp_len = ceil (0.l*block_size); no_of_if ft_j?oints = block_size; no_of__f f t__points = block_size; Es_No__dB = 20; %

A = dlmread ('Cabel_param.txt', кабеля из текстового файла

1 = 1000; ZI = 120; Zs = 120;

% зададим нулевые массивы w = zeros (1,3 0); Z = zeros (1,30); Y = zeros (1,30); Zv = zeros (1,30); Gamma = zeros (1,30); Kc = zeros (1,30); hp = zeros (1,30); fori=l : 30, w(l,i) = 2*pi*A(i, 1); Z(l,i) = A (i, 2) + Y(l,i) = A(i, 5) + end

fori = 1:30,

Zv(1,i) = sqrt(Z(1,i)/Y(l,i));

% созвездие ОРБК

% информационные значения % размер каждого блока ofdm % длинна циклического префикса в % % точкидля РРТ/1РРТ

отношение сигнал шум 1;1); % считываем параметры

% длина кабеля

% сопротивление нагрузки на линию % сопротивление источника на линию

sqrt(-1) sqrt(-1)

*w(l,i) * А(i, 3) ; *w (1, i) * A(i, 4) ;

волновоесопротивление

Gamma(l,i) = sqrt(Z(1,i)*Y(1,i)); % коэффицент распространения

гамма

Kc(1,i) =

(Zl*Zv(l, i) ) / ( (Zl+Zs) *Zv(1, i) *cosh(Gamma(l,i) *1) + ( (Zv(l, i) ) A2+Zl*Zs) *sinh(Gamma(1,i)*1) ); % коэфффициент передачи канала hp(1,i) = ifft(((exp(1))A(-sqrt(-1)*w(l,i)*TT))/Кс(1,i)); % импульсная характеристика канала end

% ---------------------------------------------

% В: % ПЕРЕДАТЧИК % ---------------------------------------------

% 1. Генерация случайных бит

data_source = randsrc(l, no_of_data_points, 0:М-1); figure(1)

stem(data_source) ; grid on; xlabel('Data Points'); yla-bel('transmitted data phase representation1) title(•Transmitted Data "0"') % 2. QPSK модуляция

qpsk_modulated_data = pskmod(data_source, M);

scatterplot(qpsk_modulated_data);title('MODULATED TRANSMITTED DATA') ;

% 3. Создание блока ОБПФ % Задаёмся числом столбцов матрицы num_cols=length(qpsk_modulated_data)/block_size;

data_matrix = reshape(qpsk_modulated_data, block_size, num_cols); % Далее формируем пустую матрицу, в которую перейдут данные с IFFT cp_start = block_size-cp_len; cp_end = block_size;

% Порядок операций над столбцами и создание ЦП fori=l:num_cols,

ifft_data_matrix(:,i) = ifft((data_matrix(:,i)),no_of_ifft_points); % Вычисление и добавление ЦП for j=l:cp_len,

actual_cp(j,i) = ifft_data_matrix(j+cp_start,i); end

% Добавление ЦП в существующий информациооный блок сигнала

ifft_data(:,i) = vertcat(actual_cp(:,i),ifft_data_matrix(:,i)); end

% 4. Преобразование данных в последовательный поток [rows_ifft_datacols_ifft_data]=size(ifft_data); len_ofdm_data = rows_ifft_data*cols_ifft_data;

% Видпередаваемого OFDM сигнала ofdm_signal = reshape(ifft_data, 1, len_ofdm_data); figure(3)

plot(real(ofdm_signal)); xlabel('Time'); ylabel('Amplitude 1); title('OFDM сигнал');grid on; avg=0.4;

clipped=ofdm_signal; fori=l:length(clipped) if clipped(i) >avg clipped(i) = avg; end

if clipped(i) < -avg clipped(i) = -avg; end end

figure(4)

plot(real(clipped)); xlabel(1 Time1); ylabel('Amplitude 1); title('усеченныйсигнал1);grid on; % 1.Генераторслучайногошума

noise = randn(l,len_ofdm_data) + sqrt(-1) *randn(1,len_ofdm_data);

% 2. Передача сигнала прошедшего через усилитель

%без усечения

fori=l:length(ofdm_signal)

ifofdm_signal(i) >avg

ofdm_signal(i) = ofdm_signal(i)+noise(i); end

ifofdm_signal(i) < -avg

ofdm_signal(i) = ofdm_signal(i)+noise(i);

end

end

figure(5)

plot(real(ofdm_signal)); xlabel(1 Time 1); ylabel('Amplitude1); title('OFDM сигналпосле HPA');grid on; % коррекциясигналаскоэффициентами11р fori=l:length(ofdm_signal)

correct(i) = filter(hp, 1, ofdm_signal(i)); end

% --------------------------------

% E: %КАНАЛ % --------------------------------

% Создание канала

channel = Kc; % ------------------------------------------

% F: % ПРИЁМНИК % ------------------------------------------

% 1. ofdm сигнал, прошедший через канал fori=l:length(correct)

after_channel(i) = filter(channel, 1, correct(i)); end

% 2.шум for j =1:26

awgn_noise = awgn(zeros(1,length(after_channel)),j-1); % 3.добавлениешумавсигнал

%recvd_signal = after_channel + 10A(-Es_No_dB/2 0)*awgn_noise; recvd_signal = awgn_noise+after_channel;

% 4. Преобразование последовательного потока данных в параллельный

recvd_signal_matrix = reshape(recvd_signal,rows_ifft_data,

cols_ifft_data);

% 5.ОтбрасываниеЦП

recvd_signal__matrix (1: cp_len, :) = [] ;

% б.ВыполнениеБПФ

fori=l:cols_ifft_data,

% БПФ fft_data_matrix(:,i) =

fft(recvd_signal_matrix(:,i),no_of_fft_points); end

% 7.Преобразованиевпоследовательныйпоток recvd_serial_data = reshape(fft_data_matrix, 1,(block_size*num_cols)); % 8.Демодулятор

qpsk_demodulated_data = pskdemod(recvd_serial_data,M); err(j) = symerr(data_source , qpsk_demodulated_data); end

SER = err/no_of_data_points; figure (7)

semilogy ((1:25), SER(1:25),'b.-»); axis([0 25 10a-5 1] ) ;

gridon;xlabel('Es/No, dB•);ylabel('SER1); title('Символьная ошибка для QPSK модуляции') figure (8)

stem(qpsk_demodulated_data,'rx');

gridon;xlabel('Data Points');ylabel('received data phase representation' ) ;

title('Принятые данные "X"') % 9. Построение графика для модуляции

Приложение Б. Документы, подтверждающие внедрение результатов работы

«Применение предварительной коррекции в системах с ортогональным частотным мультиплексированием (на примере PLC- систем)»

Мы, нижеподписавшиеся: начальник отдела организации учебного процесса, канд. эконом, наук, доцент Косьяненко Н.Г., заведующий кафедрой телекоммуникационных систем, доктор техн. наук, профессор Султанов А.Х. и ст. преподаватель кафедры телекоммуникационных систем, канд. техн. наук Жданов P.P., настоящим актом подтверждаем, что программа для ЭВМ, предназначенная для моделирования системы с ортогональным частотным мультиплексированием с применением предварительной коррекции используется в учебных курсах «Направляющие системы электросвязи» (для специальностей 210404 «Многоканальные телекоммуникационные системы» и 210406 «Сети связи и системы коммутации») и «Микропроцессоры и цифровая обрабо1ка сигналов» (для специальности 210405 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение») при проведении практических занятий и лабораторных работ. Использование в учебном процессе указанной программы, разработанной в результате диссертационной работы, позволяет:

УТВЕРЖДАЮ

И.о.нроректора по учебной работе

ФГБОУ ВПО «УГЛТУ»

H2tT.H., профессор

АКТ

об использовании результатов кандидатской диссертационной работы Адиева Т.И.

1) демонстрировать и исследовать процесс формирования сигнала с ортогональным частотным мультиплексированием;

2) демонстрировать и исследовать результаты влияния искажений в системах связи но линиям электропитания на форму передаваемого цифрового сигнала и частоту символьных ошибок (SER) при приеме сигнала.

Начальник ООУГТ, к.э.и., доцент

Н.Г, Косьяненко

Заведующий кафедрой ТС, д.т.н., профессор

/ Л.Х. Султанов

Ст. преподаватель кафедры ТС, к.т.н.

Р.Р. Жданов

ЗАО «УЧЕБИО-МЕТОДНЧЕСКИИ ЦЕНТР при САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОМ J^JSrt ГОСУДАРСТВЕННОМ УНИВЕРСИТЕТЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

им.!фоф.МЛ.Бонч-Бр) rem»

193232, г.Санкт-Пегербург, Тел/факс: [phone] лр.Большевнков, дом 24_E-mail: cenTgsut.ru_

«УТВЁРЖДАЮ» ^-ftliqSl! 1Й/Цфастор ЗАО>^МЦ СПб.ГУТ»

АКТ

о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы Алиева Т.И. на тему «Применение предварительной коррекции в системах с ортогональным частотным мультиплексированием (на примере PLC- систем)»

Мы, нижеподписавшиеся,

Шаблюк Олег Петрович, заместитель генерального директора ЗАО «УМЦ СПб.ГУТ»,

Былина Мария Сергеева, доцент кафедры Фотоишсн и линий связи Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникации им. проф. М.А. Бонч-Бруевича,

составили настоящий акт в том, что следующие результаты диссертационной работы Алиева Т.Н.:

- метод компенсации МСИ в каналах передачи данных по линиям электропитания, основанный на совместном применении коррекции сигнала и OFDM - модуляции на передающей стороне;

- модель для исследования кабельной сети передачи электроэнергии как существенно-неоднородной многопроводной линии, основанная на теории цепей с распределенными параметрами с применением обобщенной системы уравнений длинной электрической линии, пршиты к внедрению в научно-исследовательских проектах ЗАО «УМЦ СПб.ГУТ» с целью их дальнейшего применения при разработке перспективных систем широкополосной передачи данных по линиям электропитания. Разработанный метод компенсации МСИ в каналах передачи данных по линиям электропитания, основанный на совместном применении коррекции сигнала и OFDM - модуляции на передающей стороне позволяет компенсировать искажетге на заданном частотном интервале. В результате адаптации процесса коррекции к форме передаваемого сигнала, обеспечивается эффективность компенсации искажений в PLC-системах.

Реализация указанных результатов работы при проектировании передающего широкополосного оборудования, за счет компенсации межсимвольной интерференции, позволяет сокрашть длительность символа u снизить вероятность символьной ошибки. В результате обеспечивается повышение скорости передачи в сегменте PLC-сети без увеличения ширины спектра и мощности передаваемого сигнала. Получаемый запас отношения сигнал-шум при детектировании сигнала также позволяет увеличить расстояние надежной передачи для участков сетевой инфраструктуры.

Полученные в работе Алиева Т.И. результаты внедрены при разработке программного обеспечения для лабораторных аппаратно-программных комплексов АПК-2008.

Заместитель генерального директора

ЗЛО «УМЦ СПб.ГУТ» , Шаблюк О.П.

Доцент кафедры Фотоникн и линий связи СПбГУТ , фр&^у Былина М.С.

1

мгстжледш <фшх!Щ>ШЩЖ

13

ж ш я

а ш и

т ш ш

гЗ Й ВИ

й

13

Ш

а

И;

&

к? и. гз и:

5!

т

т

гл &

и

ш п ш й и

£3 И й а

й Ш Ш Ш Ш

ш

Б1 Ш

!'

СВИДЕТЕЛЬСТВО

о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2014661125

Система с ортогональным часютпмм мультиплексированием с применением предварительной

коррекции

Правообладатели: Лдиев Тимур Ильдарович (Ки), Тлявлии Анвар Зуфарович (ЯП)

Авгоры: Лдиев Тимур Ильдарович (1Ш), Тлявлии Аивар Зуфарович (КИ)

к к к А а

Заявка № 2014619358

Дата иоетисния 17 сентября 2014 г.

Дата государственной регистрации

в Реестре программ для ЭВМ 23 октября 2014 Л

Врио ру шнШитсля Федеральной службы по интехъектушыюй собственности

4

. л Л. Кщ

(У' //

Кирий

12 Ш

ш

т

т и

а и

уЛ-гш ттттттт

ттглтжтштш&тшттттжтмттт'*