Источник: Автоматизація технологічних об’єктів та процесів. Пошук молодих/ Збірник наукових праць ХІI науково-технічної конференції аспірантів та студентів в м. Донецьку 17-20 квітня 2012 р. - Донецьк, ДонНТУ, 2012. – с.72-74
МУЛЬТИСТАНДАРТНЫЙ ПРИЕМНИК НА ОСНОВЕ SDR
Остапенко А.И., Полапа А.А., Гусев И.В.Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина
В последние годы наблюдается тенденция роста трафика в области видео и данных. И поэтому актуальной является не проблема развертки 3G, а переход к строительству сетей 4-го поколения для увеличения скорости и качества обслуживания абонентов. Согласно исследованиям WWRP(Wireless World Research Forum) в 2011 году насчитывалось 4 миллиарда пользователей мобильных устройств, а к 2017 году будет 7 трлн. беспроводных устройств, обслуживающих 7 миллиардов пользователей. Так же ожидается, что в 2015 году объем трафика по всему миру составит 23 экзабайта, это аналогично тому, что 6,3 миллиарда людей будут скачивать ежедневно по одной цифровой книге [1]. Существующий раздел радиоспектра создает серьезные ограничения для обеспечения этого роста.
Сегодня существует множество операторов использующих самые разнообразные стандарты и технологии, для создания и реализации беспроводных сетей. И поэтому очень остро стоит вопрос о взаимодействии их между собой. Конечно же, существуют мультистандартные радиотерминалы, а так же разнообразные композитные сети для обеспечения доступа к множественным услугам. Однако развитие средств и систем беспроводной связи происходит значительно быстрее процессов стандартизации. К тому же при развертке сетей новых поколений помимо проблем совместимости и ограниченности частотного ресурса, большую роль играет наличие необходимых инвестиций, которые не всегда есть у единичного оператора. Не говоря уже о необходимости в лицензии.
Поэтому возникает необходимость в объединении усилий операторов с целью уменьшения капитальных и оперативных затрат, а также увеличения совместного частотного ресурса для развертки сетей нового поколения. Примером такого объединения может стать создание компании на базе модели MVNO (Mobile Virtual Network Operator), использующей ресурсы всех объединенных операторов[2].Подводя итог выше сказанному, можно сказать, что на данный момент существуют следующие основные проблемы:
- Значительный рост мобильного трафика, при ограниченном частотном ресурсе
- Фактическое отсутствие общепринятых стандартов
- Необходимость объединении усилий различных операторов для развертки и эксплуатации сетей новых поколений
Для дальнейшего эффективного развития и модернизации сетей мобильной связи целесообразно перейти к использованию радиоконфигурируемых радиоподсистем. Данное решение позволит решить проблему модернизации, позволяя непрерывно совершенствовать оборудование путем доработки только программного обеспечения, при практически неизменной аппаратной части. А так же даст возможность гибкой адаптации, к новым стандартам снимая вопрос совместимости. Учитывая, что при совместной работе нескольких операторов, может понадобится не только оборудование позволяющее переключаться между несколькими стандартами, но и поддерживать множественные активные соединения с различными сетями, то наиболее оптимальным решением выступает технология Технология Software Defined Radio (SDR) ставшая особенно популярной и востребованной в последние годы[4].
Цель статьи – предложить эффективную структуру мультистандартного приемника на основе SDR, поддерживающего множественные активные соединения в гетерогенной среде объединенных операторов. Функциональная схема устройства представлена на рис.1.
Рисунок 1 – Функциональная схема мультистандартного приемника на базе SDR
Данный приемник поддерживает одновременный прием данных от четырех сетей одновременно. Частотный диапазон LTE и WiMAX позволяет использовать для их приема одну антенну, а стандарты CDMA и UMTS принимаются отдельно. Принятые сигналы обрабатываются полосовым фильтром и с помощью гетеродина происходит перенос на низкие частоты, в которых собственно и работает технология на данный момент SDR. Так же для подавления нерабочей боковой полосы используются сигналы I- синфазный сигнал и Q- квадратурный сигнал, формируемые с помощью тех же гетеродинов и фазовращателей. Полученные квадратурный и синфазный сигналы в каждом из трех каналов пропускаются через фильтры низких частот, для уменьшения помех, далее суммируются и оцифровываются с помощью АЦП. А после происходит уже работа программных средств.
Отличие данной конфигурации от стандартного приемника заключается в наличии нескольких микроконтроллеров, один из которых обрабатывает суммарный сигнал I, а второй работает с суммарным сигналом Q.А так же, то, что оба микроконтроллера работают под управлением общего ядра. С учетом внесенных изменений данный приемник можно отнести как к технологии SDR,так и в некоторой степени к Cognitive Radio (CR)[3].
Перечень ссылок:
- Tafazolli, R. (ed) (2006): Technologies for the Wireless Future, volume 2, Wireless World Research Forum, (WWRF), John Wiley & Sons, Chichester, England.
- Andres Suazo ROLL OUT //4G ROLL OUT. Experiences from Sweden, Estonia, Latvia and the Netherlands. М.: Стокгольм,2010.
- Reconfigurable Radio Systems (RRS): Cognitive Pilot Channel (CPC) // ETSI TR 102 683V1.1.1 (2009-09)
- Reconfigurable Radio Systems (RRS): SDR Reference Architecture for Mobile Device //ETSI TR 102 680 V1.1.1 (2009-03).