Реферат: Методы снижения помех в RadioEthernet-сетях
Рис. 5. Внешний вид устройства грозозащиты
Для обеспечения возможности перестройки аппаратуры провайдера с одного канала на другой вместо одноканального высокочастотного фильтра необходимо устанавливать фильтр с широкой полосой пропускания, равной суммарной ширине рабочей полосы провайдера с учетом диапазона перестройки. Возможна также параллельная установка нескольких смежно-настроенных фильтров с поочередным их подключением в процессе перестройки.
До сих пор речь шла об использовании высокочастотных фильтров с шириной полосы пропускания, равной или больше ширины полосы одного DSSS-канала (≥22МГц). При этом предполагалось наличие помехи только вне этой полосы, например, от сигналов в соседних не перекрывающихся каналах или же от мощных источников излучения вне диапазона RadioEthernet. Но как быть с помехами, расположенными в самой полосе канала, и чем при этом может помочь фильтрация полезного сигнала с помощью узкополосных фильтров?
Известно, что при достаточно большом расстоянии между базовыми станциями операторов сетей передачи данных, а также при сравнительно низкой мощности их передатчиков возможно использование операторами одного региона (города) соседних, перекрывающихся по спектру, каналов связи. Однако, наблюдающееся в последнее время массовое использование базовых и абонентских усилителей, погоня за повышением мощности излучения полезного сигнала, с целью выделения его на фоне помех и увеличения дальности связи, привели к ситуации, когда излучения даже удаленных базовых станций провайдеров стали создавать помехи друг другу. Изменение поляризации сигнала некоторыми провайдерами, в общем, не решило этой проблемы. Каждый раз подобные действия по уходу от помех вызывают цепную реакцию: все устанавливают более мощные усилители, либо изменяют поляризацию, а эффект оказывается нулевым. Новые витки погони за качеством связи посредством увеличения мощности усилителей недопустимы и способны еще больше усугубить ситуацию. Выяснение отношений, перекраивание карты местности с делением зон покрытия и распределением абонентов между провайдерами тоже особого удовольствия не приносят.
Выход из подобной ситуации возможен посредством снижения уровня помех в рабочей полосе провайдера. Снизить помехи позволяет использование узкополосных высокочастотных режекторных или полосно-пропускающих фильтров с шириной полосы пропускания меньше 22МГц. Их применение возможно благодаря существующей избыточности данных передаваемых в RadioEthernet-сетях.
Как известно, избыточность в системах с технологией DSSS вызвана 11-кратным кодированием каждого бита исходных данных кодом Баркера. Она обеспечивает базу передаваемого шумоподобного сигнала равной 11 и, соответственно, расширяя полосу частот исходного информационного сигнала в 11 раз. В связи с этим возникает вопрос о возможности вырезания из спектра полезного входного сигнала мощной узкополосной помехи с помощью узкополосного режекторного фильтра, настроенного на эту помеху. После установки такого фильтра вместе с помехой будет вырезаться и часть полезного сигнала. Однако передаваемые данные должны быть полностью восстановлены коррелятором приемника ввиду имеющейся избыточности.
Как недостаток такого подхода можно отметить сложность технической реализации в этом диапазоне частот режекторных фильтров с узкой (≤5МГц) полосой режекции. К тому же положение помехи на частотной сетке может со временем измениться, в результате чего она может выйти из зоны режекции. Не исключено также появления новой помехи, опять же, вне зоны режекции установленного фильтра.
Второй подход предполагает использование полосно-пропускающих фильтров с шириной полосы пропускания меньше 22МГц, настроенных на пропускание с минимальными потерями центральной части спектра передаваемого шумоподобного сигнала, где сосредоточено около 90% его спектральной мощности. При этом боковые составляющие спектра могут быть частично или полностью подавлены вместе с действующей помехой. На какое именно значение ширины полосы пропускания настроить ВЧ-фильтр, и как эту полосу разместить относительно несущей полезного сигнала (симметрично или несимметрично), будет зависеть от положения помехи и установленной скорости передачи данных. Расчеты показывают, что при скорости передачи данных 1...2Мбит/с допустимо использование узкополосного ВЧ-фильтра с шириной полосы пропускания 10...14МГц, который способен пропустить основную мощность излучения (основной пик спектра сигнала). При этом полное подавление боковых составляющих спектра, в которых сосредоточены оставшиеся 10% спектральной мощности излучения, приводит к незначительному искажению формы принимаемого сигнала и практически не влияет на качество передачи данных.
Перед использованием высокочастотного узкополосного фильтра по возможности необходимо установить, что представляет собой источник помех, каково его расположение в частотной сетке относительно рабочих частот провайдера. Это можно осуществить путем сканирования исследуемого диапазона частот с использованием соответствующего оборудования. При этом важно выяснить: не расположена ли несущая частота мешающего сигнала в центральной части (основном пике спектра) рабочей полосы частот действующего оборудования. Если нет, то провайдер получит максимальный эффект от использования фильтра, сообщив производителю всю необходимую частотную информацию для изготовления изделия с требуемыми параметрами. Но даже в том случае, когда часть широкополосной помехи находится в рабочей полосе оборудования провайдера и все же попадает на вход приемника, сужение полосы частот входного сигнала с помощью узкополосного фильтра снижает общую суммарную мощность действующих помех в приемном тракте радиооборудования, что уменьшает вероятность стопорения системы и, соответственно, увеличивает надежность и скорость передачи данных. Во многих случаях применение только высокочастотного фильтра сразу дает положительный эффект. Таким образом, провайдеру удается решить задачу снижения уровня помех, повысить качество предоставляемых услуг и улучшить статистику отзывов о своей работе с минимальными материальными затратами.
В заключение следует отметить, что применение узкополосных фильтров в приемо-передающем тракте кроме подавления помех способствует также и решению обратной задачи – снижению собственных шумов действующего оборудования провайдера, улучшая тем самым качество связи в RadioEthernet-сетях других провайдеров работающих на соседних не перекрывающихся каналах. Этот эффект особенно заметен в случае использования мощных усилителей, способных кроме частот кратных несущей порождать множество интермодуляционных составляющих вблизи спектра излучения. Известен случай, когда работающий на 6-ом DSSS-канале провайдер отмечал значительное улучшение работы своей системы после установки высокочастотного фильтра с шириной полосы пропускания 25МГц на выходе усилителя мощностью 1Вт в первом DSSS-канале другого, рядом работающего провайдера. Таким образом, применение узкополосных высокочастотных фильтров способствует поддержанию принципа «не мешай другому», и они могут быть рекомендованы к использованию в случае наличия претензий к провайдеру со стороны других пользователей частотного ресурса, а также государственных инспектирующих органов по частотному надзору.