В НГТУ НЭТИ разрабатывают решения для снижения взаимных помех телекоммуникационных устройств

Ученые кафедры радиоприемных и радиопередающих устройств Новосибирского государственного технического университета НЭТИ разрабатывают методы и технические решения для формирования электромагнитных полей с заданным пространственным распределением интенсивности.

Актуальность направления определяется тем, что радиочастотный эфир — ограниченный ресурс, который необходимо делить между многочисленными пользователями беспроводных телекоммуникационных систем (телефоны, Wi-Fi, GPS, радио, ТВ и др.). Развитие цифровизации обуславливает рост числа абонентов, которые начинают мешать друг другу, находясь в одном частотном диапазоне, — в результате растет уровень взаимных помех, не позволяющих в полной мере реализовать возможности цифровых технологий.

Например, в современных медицинских учреждениях находится большое количество аппаратуры, подключенной к  беспроводному интернету. Возникновение взаимных помех может привести к нарушению работы оборудования, в том числе жизненно важной аппаратуры, что недопустимо.

Как отмечает заведующий кафедрой радиоприемных и радиопередающих устройств НГТУ НЭТИ доктор технических наук Максим Степанов, традиционно со взаимными помехами борются, повышая спектральную чистоту излучаемых сигналов, а также совершенствуя приемные средства. В настоящее время потенциал этих подходов во многом исчерпан. Ученые вуза видят перспективы повышения устойчивости к воздействию взаимных помех в использовании методов пространственной селекции. «Представьте, что есть некое помещение, в котором функционирует достаточно большое количество абонентов. Вам нужно организовать канал связи между одним из них и базовым узлом, при этом всем остальным вы не должны мешать. В этом случае было бы целесообразно тот сигнал, который излучает передатчик, не «размазывать» по всему помещению, а сконцентрировать его мощность в той области, где находится ваш абонент. А в остальной части помещения интенсивность сигнала должна падать, чтобы предотвратить помехи для других пользователей. Эта задача может рассматриваться как задача формирования распределения электромагнитного поля в пределах ограниченного объема», — рассказал доктор технических наук, профессор Алексей Киселев.

Формирование распределения электромагнитных полей с пространственным режимом интенсивности — это процесс управления тем, как энергия этих полей меняется в пространстве, что достигается созданием специфических алгоритмов управления и рекомендаций по совершенствованию аппаратных средств.

В рамках данного направления аспирант кафедры радиоприемных и радиопередающих устройств НГТУ НЭТИ Денис Юзвик разработал алгоритм вычисления амплитуды и начальных фаз сигналов, подводимых к излучателям антенной решетки, который позволяет сформировать области максимума в нужных точках пространства. На основе полученного алгоритма коллективом кафедры разработано программное обеспечение для расчета параметров сигналов и моделирования формируемого распределения электромагнитного поля в пространстве, а также изготовлен лабораторный стенд для экспериментов. Это позволило глубоко изучить особенности формирования электромагнитных полей с заданным распределением в пространстве, возникающих при различных антенных конфигурациях. Полученные теоретические результаты подтверждены как математическим моделированием, так и проведенными натурными экспериментами по фокусировке излучения телекоммуникационных систем в заданную точку пространства.

Ученые получили патенты на изобретения: «Способ фокусировки электромагнитного излучения в нескольких областях помещения» и «Способ позиционирования максимума напряженности электрического поля в заданной точке пространства с помощью одномерной сфокусированной антенной решетки». В настоящее время продолжается работа по созданию базы технических решений, позволяющих многократно снизить уровень взаимных помех беспроводных телекоммуникационных систем, а именно: поиск конфигураций антенных решеток, содержащих минимальное количество элементов и обеспечивающих заданное распределение электромагнитного поля в пространстве, оценка возможности фокусировки широкополосных сигналов и т. д. 

Источник: НГТУ НЭТИ