КОСТЮК И. В.,

Академия ФСО России, Орёл

КОЖУХОВ С. А.

Академия ФСО России, Орёл

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ

ДЛЯ СТАНЦИЙ ШИРОКОПОЛОСНОГО БЕСПРОВОДНОГО ДОСТУПА

ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДИТЕЛЯ

В

настоящее

время

существует

множество

производителей

средств

широкополосного

беспроводного

доступа

такие

как Winlink,

Rapira, Cisco,

Winncom Technologes,

Mimo

и

др. и

сдерживающим фактором для широкого использования средств широкополосного беспроводного

доступа на участках связи является их невысокая пропускная способность в полевых условиях. На

примере отечественного производителя рассмотрим характеристики станций широкополосного

беспроводного доступа RAPIRA, приведенные в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики станции широкополосного беспроводного доступа

Характеристика

Rapira

Рабочие частоты, ГГц

2.3-2.5; 4.9-6.0

Мощность передатчика, мВт

600

Протяженность интервала, км

До 60

Ширина спектра сигнала, МГц

20, 40, 5, 10

Метод модуляции

OFDM: BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM

Пропускная способность, Мбит/с

До 54

Шаг сетки частот, МГц

5

Количество клиентов на сектор

250

Управление выходной мощностью

Есть: 0-100%

Динамический выбор скорости

Есть, в зависимости от соотношения

сигнал/шум

РЭС

«РАПИРА» –

система

фиксированного

широкополосного

беспроводного

доступа

с

пропускной способностью до 54 Мбит/с и протяженностью интервала до 60 км в условиях прямой

видимости [1]. Это оборудование применяется для обеспечения беспроводной связи как в сети с

топологией «радиомост» или также известной как «точка-точка», так и в сетях со сложной

конфигурацией, то есть «точка-многоточка»; обеспечивает привязку узла связи к сети Интернет, а

также предоставляет доступ в сеть Интернет каждому экипажу в составе узла связи.

Особенностью

станций

является

встроенный

гибкий

маршрутизатор,

что

позволяет

экономить место при установке станции в аппаратную связи, гибкую систему настроек и понятный

интерфейс. Благодаря этим достоинствам станции RAPIRA находят широкое применение в военной

сфере [3].

Но

в

настоящее

время

требования

к

качеству

связи

и

количество

предоставляемых

услуг

возрастают, а ресурс, который предоставляют станции ограничен и не сможет удовлетворить все

потребности пользователей системы связи. Следовательно, появляется потребность в повышении

пропускной способности. Пропускная способность станции зависит от ширины спектра сигнала

△

f

рс

=

F

(

τ

)

, а ширина спектра сигнала зависит от длительности передачи одного сообщения

τ

, а от

τ

зависит информационная скорость и зависимость выражается формулой

τ

=

1

B

,

следовательно повышая информационную скорость передачи уменьшается

τ

. Но изменение

длительности передачи одного сообщения приводит к изменению ширины спектра сигнала, что

может привести к «растеканию» спектра сигнала в спектр соседнего сигнала [2].

Следовательно, для решения этой проблемы необходимо найти способ повышения пропускной

способности и избежать при этом «растекания» спектра. Существует несколько способов:

1)

Повышение позиционности модуляции

2)

Применение кросс-поляризационного мультиплексирования и технологии XPIC.

3)

Применение пространственного мультиплексирования

1) Повышая позиционность модуляции, большее количество битов информации может быть

передано в одно и то же время, в той же полосе частот. Применение m-QAM модуляции позволяет

закодировать log2(m) бит информации в каждом чипе. При переходе от QPSK к QAM 16 мы имеем

двукратное

увеличение

скорости

передачи

данных,

однако

при

повышении

позиционности

модуляции с QAM 512 до QAM 1024, увеличение скорости передачи составит только 11%. С другой

стороны,

чем

больше

позиционность,

тем

большее

число

уровней

амплитуды

сигнала

будет

расположено близко друг к другу, повышая тем самым вероятность того, что под действием шумов

уровни сигнала будут ошибочно демодулированы, что приводит к повышенной чувствительности

системы к шуму. Таким образом, высокие значения номера QAM более требовательны к параметру

SNR (Signal Noise Ratio – отношение сигнал/шум).

2)

Технология XPIC позволяет удвоить скорость передачи данных без расширения полосы

сигнала.

Увеличение

скорости

достигается

за

счёт

создания

передатчиком

двух

потоков,

работающих в одной полосе, но на ортогональных поляризациях (вертикальной и горизонтальной).

При прохождении сигнала через канал распространения происходит деполяризация сигнала, в

результате чего нарушается ортогональность, что приводит к необходимости дополнения системы

связи

устройствами

поляризационной

компенсации

[1,3].

Технология XPIC

позволяет

скомпенсировать негативное влияние «соседнего» сигнала и увеличить уровень развязки сигналов

в приёмнике. Структурная схема, поясняющая принцип работы технологии XPIC, приведена на

рис. 1.

ис. 1 Структурная схема технологии XPIC.

Принцип

работы

технологии

XPIC

заключается

в

следующей

последовательности

операций. В передающей части системы формируется два потока данных, производится перенос

обоих

потоков

на

несущую

частоту,

после

чего

сигналы

поступают

в

антенну,

один

с

горизонтальной,

другой

с

вертикальной

поляризацией.

Пройдя

через

канал

распространения,

сигналы

принимаются

приёмной

антенной,

после

чего

с

помощью

преобразователя

частоты

сигналы

переносятся

на

промежуточную

частоту.

Разделение

сигналов

производится

по

поляризационному признаку, однако при передаче через канал связи происходит деполяризация

сигналов, таким образом, в каждом приёмном тракте оказываются сигналы обеих поляризаций. По

пилот-сигналам

производится

оценка

мощности

«сигнала-помехи»

(сигнала

соседней

поляризации)

и

формируются

весовые

коэффициенты

фильтров.

На

выходе

фильтров

формируются компенсирующие сигналы, которые складываются с принятыми сигналами для

подавления

«сигнала-помехи».

При

изменении

уровня

кроссполяризационной

помехи

производится адаптация фильтров для максимального уровня развязки [1,2].

3 ) MIMO (multi input multi output) – известная технология, применяемая для того, чтобы

повысить спектральную эффективность системы беспроводной связи [2]. Работа MIMO системы

подразумевает

использование

нескольких

передающих

и

приёмных

антенн.

Принцип

работы

MIMO основан на том, что сигналы разных антенн будут иметь различные пути распространения

между передатчиком и приёмником ввиду многолучёвости канала связи. Многолучёвость в таких

системах является необходимым условием её работы и позволяет реализовать разделение сигналов

в приёмнике. Идея LOS MIMO заключается в следующем: передающие и приёмные антенны

разносят на определённое расстояние d1,d2 , для того чтобы разность фаз между прямыми

и перекрёстными сигналами была 90°. Оптимальное разнесение антенн рассчитывается

по формуле:

h

1

∗

h

2

=

D

∗

c

2 f

где h1, h2 – высота первой и второй приёмных антенн соответственно;

D – расстояние между передающими и приёмными антеннами;

f – несущая частота.

Передатчик формирует два потока данных, которые модулируются; после переноса на

ВЧ сигналы поступают в передающие антенны. Пройдя через канал распространения радиоволн,

сигналы поступают в приёмные антенны [2,3].

Как

видно

из

описания

наиболее

простой

в

реализации

метод

повышения

пропускной

способности

—

это

технология XPIC.

Достоинства

этой

технологии

очевидны:

повышается

степень

использования

выделенного

ресурса

и

увеличивается

пропускная

способность.

Для

реализации этой технологии требуется антенна с двойной поляризацией, дополнительный блок

ODU,

соответствующий

набор

кабелей

ПЧ,

соответствующий

программный

ключ

в IDU

(лицензия).

Для реализации данной технологии подойдет любая двухполяризационная антенна,

работающая в диапазоне частот, указанном в технических характеристиках используемой станции.

Дополнительный блок ODU и набор кабелей ПЧ можно включить в состав при покупке станции, а

программный ключ запросить у производителя при покупке станции.

Таким образом технология XPIC позволяет добиться увеличения пропускной способности в 2 раза

и при этом не расширять спектр сигнала, то есть повысить скорость передачи и одновременно

добиться более рационального использования выделенного ресурса, задействуя при этом минимум

средств и сил.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.

Вишневецкий В.М. и др. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. М.:

Техносфера, 2005.

2.

Вильям Столингс. Беспроводные линии связи и сети. М.: Издательский дом "Вильямс",

2003.

3.

Котиков И.М. Сравнительный анализ технологий фиксированного беспроводного

доступа // Технологии и средства связи. Специальный выпуск - Системы абонентского

доступа. 2004.