Канал передачі даних в терагерцовому діапазоні з пропускною здатністю більше 1 гбіт/с

Реферат: Канал передачі даних в терагерцовому діапазоні з пропускною здатністю більше 1 Гбіт/с, складається із приймально-передавальних станцій, що містять приймальні та передавальні антени, лінійні тракти та блоки обробки сигналів. Крім цього, як блок обробки даних використовується спеціально створений формувач групового потоку, де використовується багаточастотна модуляція OFDM. UA 93139 U (54) КАНАЛ ПЕРЕДАЧІ ДАНИХ В ТЕРАГЕРЦОВОМУ ДІАПАЗОНІ З ПРОПУСКНОЮ ЗДАТНІСТЮ БІЛЬШЕ 1 ГБІТ/С UA 93139 U UA 93139 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до спеціальної техніки зв'язку, що забезпечує передачу та прийом даних по каналах радіозв'язку. У сучасному світі постійно зростає потреба в реалізації безпроводових широкосмугових каналів передачі даних із високою пропускною здатністю при прийнятній якості - високих спектральних та енергетичних характеристиках. Ця потреба викликається появою нових комунікаційних служб, наприклад телебачення надвисокої чіткості та інших, вичерпаністю частотного ресурсу, обмеженістю як смуги пропускання ліній, так і потужності в каналі зв'язку, зокрема в ліцензійних діапазонах сучасних радіорелейних ліній зв'язку. Суттєво впливають також економічні фактори, для мінімізації яких потрібно максимально знижувати вартість обладнання ліній та по можливості уникати використання ліцензійних частотних діапазонів. Канали передачі даних звичайно включають в себе прикінцеві приймально-передавальні комплекси, що дислокуються на краях лінії передачі. Між ними можуть розміщуватися проміжні, вузлові та інші станції. Відома "Система передачі багатопрограмного транспортного потоку по каналах аналогової радіорелейної лінії "Еврика-КАМ ЧМ" [1], що включає в себе прикінцеві та проміжні станції. Для підвищення якості передачі, в першу чергу енергетичної ефективності, використовується дворівнева модуляція, коли інформаційний потік спочатку модулюється амплітудною модуляцією (для аналогових ліній) чи фазовою або амплітудно-фазовою (для цифрових ліній), а зверху - частотною модуляцією, що дозволяє понизити вимоги до енергетики каналу зв'язку. Хоча при цьому існує програш по спектральній ефективності за рахунок розширення смуги, що використовується для надання послуг, тим більш відчутний, чим більший коефіцієнт частотної модуляції. Частотний діапазон, який зайнятий такою системою, знаходиться в виділеному частотному діапазоні в межах 14,5….15,35 ГГц згідно з Планом використання радіочастотного ресурсу України. Вартість обладнання складається із вартості модулятора, демодулятора, апаратури завадостійкого кодування/декодування (для цифрової РРЛ) та лінійних трактів із антенами. Недоліком такого технічного рішення є: - недостатня спектральна ефективність - використання вичерпаного частотного ресурсу - недостатнє значення пропускної здатності для передачі надвисоких об'ємів інформації - недостатнє значення завадозахищеності, особливо при організації одного прольоту каналу передачі, коли антени на краях лінії підняті не високо і умова організації каналу моделі Гауса не виконується, - поява додаткових спотворюючих факторів (наприклад, нерівномірність групового часу проходження, джитер та ін.), які суттєво впливають на якість передачі частотно-модульованого сигналу при занятті неліцензійного терагерцового діапазону. Крім того, висока вартість обладнання, що реалізує прийнятну якість передачі в указаному частотному діапазоні і при необхідних параметрах ширини смуги пропускання (рівномірність АЧХ та ФЧХ - енергетичні характеристики). Найбільш близьким аналогом до корисної моделі за технічною суттю і досягуваному ефекту є "Мікрохвильова інтегрована телерадіоінформаційна система МІТРІС-ІНТ", [2]. Це технічне рішення передбачає обробку, каскадне кодування та модуляцію (із прийнятною позиційністю) транспортного потоку, перенесення частоти сигналу в потрібний діапазон. Недоліками цього технічного рішення є: - потреба в використанні модуляції із низькою позиційністю для досягнення прийнятної завадостійкості (та завадозахищеності), що призводить до необхідності користування широкими смугами частот в каналі зв'язку; - висока вартість обладнання, що реалізує потрібні характеристики каналу; - низька якість передачі по каналах моделей Райса, Релея. Тобто потрібна реалізація каналу моделі Гауса, що не завжди можливо і може значно підвищувати вартість каналу зв'язку чи передачі даних. В основу корисної моделі поставлена задача створення каналу передачі даних частотного діапазону, що не ліцензується для передачі інформації, досягнення високої (більше 1 Гбіт/с), швидкості передачі при високій спектральній ефективності, а також забезпечення ефективної роботи в умовах непрямої видимості. Поставлена задача вирішується використанням в каналі передачі даних технології згідно з стандартом 802.11n, а також використанням модуляції OFDM, що передбачено стандартом і 1 UA 93139 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 дозволяє прийнятну якість функціонування в умовах впливу луна-сигналів, тобто в умовах непрямої видимості (в каналах моделі Райса.) Крім того, використання модуляції піднесучих 64-КАМ, забезпечує досить високу спектральну ефективність, тобто високу швидкість в каналі передачі при зниженні величини частотного ресурсу. Крім того, використання каскадного кодування - внутрішнє LDPC, а зовнішнього БЧХ, дозволить максимально наблизитися до межі Шенона. Новим в запропонованій корисній моделі є те, що як блок обробки даних використовується спеціально створений формувач (кодує, маршрутизує та модулює інформаційний потік. Крім того, перенесення промодульованого потоку в діапазон ~ 140 ГГц, що не ліцензується, вирішує поставлену задачу. Канал передачі даних функціонує наступним чином. Цифровий інформаційний потік для передачі по каналу даних подається на цифровий вхід (вхід роутера) маршрутизується, обробляється завадозахищеним кодом, модулюється формувачем 1 і в вигляді модуляційних символів в діапазоні 2 або 5 ГГц подається на вихід формувача інформаційного потоку. Потім сигнал частотного діапазону в районі 2 або 5 ГГц подається на лінійний тракт передавача 4 де виконується перетворення цієї частоти до потрібного діапазону і за допомогою передавальної антени 5 випромінюється на трасу розповсюдження. На трасі розповсюдження сигнал може при необхідності підлягати процедурі ретрансляції, після чого надходить на приймальну антену 3 каналу РРЛ. Прийнятий приймальною антеною 3 сигнал за допомогою приймального лінійного тракту 2 переноситься на частоту демодуляції. В формувачі 1 прийнятий сигнал демодулюється, декодується, в вигляді декодованого цифрового потоку подається на інтерфейс Ethernet і надходить в мережу чи до серверу користувача. Таким чином запропонований канал передачі даних включає в себе приймальнопередавальні станції із антенними комплексами, які містять в собі формувач групового інформаційного потоку, маршрутизатор Microtic RB 1100 АНх2 із 8 входами Ethernet 1G та 4 виходами Ethernet 1G, приймальний лінійний тракт (понижуючий конвертор) із приймальною антеною, передавальний лінійний тракт (підвищуючий конвертор) із передавальною антеною. До складу лінії передачі можуть входити ретрансляційні станції. Приклад реалізації такої системи: На кресл. показана спрощена схема реалізованого зразка. Тут позначено: 1 - формувач групового потоку 2 - приймальний лінійний тракт 3 - приймальна антена 4 - передавальний лінійний тракт 5 - передавальна антена 6 - маршрутизатор Microtic RB 1100 АНх2 7 - траса розповсюдження 8 - приймально-передавальна станція Таким чином запропонований канал передачі даних в терагерцевому діапазоні забезпечує прийнятну якість передачі даних при забезпеченні високої швидкості передачі. Джерела інформації: 1. "Система передачі багатопрограмного транспортного потоку по каналах аналогової радіорелейної лінії ЕВРІКА - КАМ ЧМ" Деклараційний патент України на корисну модель № 11635 від 16.01.2006. 2. Патент України на корисну модель "Приймально-передавальний формувач для інформаційного потоку для каналу зв'язку із підвищеною спектральною ефективністю та пропускною здатністю" № 84923 від 26.03.2013 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Канал передачі даних в терагерцовому діапазоні з пропускною здатністю більше 1 Гбіт/с, що складається із приймально-передавальних станцій, що містять приймальні та передавальні антени, лінійні тракти та блоки обробки сигналів, який відрізняється тим, що як блок обробки даних використовується спеціально створений формувач групового потоку, де використовується багаточастотна модуляція OFDM. 2 UA 93139 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3