Наведено результати проведених авторським колективом досліджень можливостей створення вперше в Україні реальних передумов вирішення фундаментальної проблеми побудови цифрових телекомунікаційних систем з використанням терагерцових технологій. Обгрунтовано необхідність переходу до використання терагерцового діапазону частот при розгортанні майбутніх телекомунікаційних систем надвисокої пропускної здатності. Проведено аналіз сучасного стану проблеми, вибрано напрямок досліджень та виконана постановка задачі щодо створення терагерцової телекомунікаційної системи широкосмугового радіодоступу із гігабітною пропускною здатністю в діапазоні робочих частот 130 - 134 ГГц. Проведено аналіз характеристик траси поширення сигналу та визначення втрат сигналу за умов експлуатації радіорелейної системи в терагерцовому діапазоні частот. На основі проведеного аналізу показано, що в діапазоні частот 30 - 300 ГГц з відомих типів завмирань найбільш вагомі, які слід враховувати при проектуванні, є завмирання внаслідок послаблення сигналу гідрометеорами, завмирання внаслідок поглинання радіосигналу в газах, завмирання внаслідок впливу діаграм спрямованості антен. Показано, що робота радіорелейних ліній в терагерцовому діапазоні дозволяє практично не враховувати рефракцію та інтерференцію електромагнітних хвиль, відбитих від перешкод в зоні поширення радіосигналу, що виникає особливо в умовах щільної міської забудови. Це пов'язано по-перше з тим, що терагерцові хвилі мають низьку здатність до "огинання" завад, по-друге, на поточний момент частоти від 30 до 300 Гц застосовуються на відносно невеликих відстанях (до 5 км), що дозволяє при плануванні прольотів уникнути потрапляння завад в зону прямої видимості антен та першу зону Френеля. Розглянуто основні фактори, що призводять до виникнення завмирань в радіорелейних лініях зв'язку. Показано, що в терагерцовому діапазоні найбільший вплив на енергетичний потенціал радіорелейних лінії чинять затухання в гідрометеорах та газах. Виділено ділянки частот терагерцового діапазону, які найбільше за все придатні для використання в радіорелейних лініях зв'язку. Розглянуто принципи формування сигнально-кодової конструкції, запропоновано способи і нові технічні рішення для вибору виду сигнальної конструкції з метою досягнення найкращої пропускної здатності та продуктивності в каналі зв'язку безпроводової гігабітної системи передачі в терагерцовому діапазоні. Проведено фізичне моделювання надвисокошвидкісного формувача на основі багаточастотного мультиплексування промодульованих OFDM цифрових потоків, проведено стендові випробування та оптимізація на досягнення максимальної пропускної здатності каналу передачі цифрової інформації потоку у форматі Ethernet з використанням розроблених програмних засобів. Створені програмно-апаратні засоби дозволили вперше досягнути загальну канальну швидкість при повному дуплексі до 1,2 Гбіт/с. На основі узагальнення радіорелейної елементної бази проведено проектування основних вузлів приймально-передавального тракту телекомунікаційної системи.Уперше в практичному плані проведені дослідження лабораторного зразка цифрової симплексної радіорелейної системи терагерцового діапазону в складі приймального і передавального радіотракту в діапазоні частот 130 - 134 ГГц і цифрового модему з пропускною канальною здатністю до 1200 Мбіт/с на дальність зв'язку за нормальних умов в межах 1 км. Показано, що запропонована телекомунікаційна система, яка реалізує концепцію створення програмно-визначених радіосистем на основі технології Wi-Fi, може високопродуктивно використовуватись в транспортних розподільчих мережах мобільного зв'язку наступного покоління із забезпеченням відповідних швидкостей передачі, надійності та захищеності. Досліджено параметри багатоканального сигналу цифрового телебачення стандарту DVB-C при його передаванні через макет приймальнопередавального тракту діапазону 130ГГц. Результати дослідження показали, що використання нижньої частини терагерцового діапазону частот (130 ГГц) зі смугою 24 МГц дозволяє передати три канали телевізійного мовлення стандарту DVB-C з загальною швидкістю транспортного потоку на рівні 125 МБіт/с з високою суб'єктивною якістю відтворення ТВ програм. Наведено результати моделювання передавання методом гетеродинування імпульсного широкосмугового сигналу (IR-UWB) радіолінією терагерцового діапазону. Уперше наведено результати досліджень (зміни часової форми) при передаванні IR-UWB сигналу у вигляді гаусівського моноциклу передавальним трактом та його приймання приймальним трактом терагерцового діапазону, спроектованим для смуги частот 130,4 - 131,5 ГГц. На основі отриманих результатів досліджень сформульовані вимоги до параметрів радіолінії терагерцового діапазону для забезпечення прийнятної якості приймання імпульсних надширокосмугових сигналів. Розробка прийомопередавального тракту радіорелейної системи терагерцового діапазону немає прямих аналогів на даний час, що може забезпечити суттєвий прорив у розвитку галузі телекомунікацій. Отримані результати досліджень також сприятимуть розвитку суміжних з телекомунікаціями галузей, зокрема: радіоастрономії, міжсупутникового зв'язку, радіолокації, медицини і т.д.

  Повний текст PDF - 2.231 Mb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"