Исследование особенностей работы эхоподавляющих устройств на сети мобильной связи Вьетнама

Актуальность работы.

Развитие мобильной связи в мире, сопровождающееся быстрыми темпами расширения спектра услуг, повысило к настоящему времени её конкурентоспособность и потребительские свойства до уровня свойств фиксированной связи.

При этом существенным фактором снижения качества передачи информации, по которому мобильная связь в настоящее время проигрывает фиксированной, является эффект электрического эха, ставший, к сожалению, привычным явлением для многих абонентов сетей мобильной связи как во Вьетнаме, так и в других странах.

Действующие нормативные документы МСЭ трактуют эхо как весьма значимый мешающий фактор, требующий применения эхоподавляющих устройств (ЭПУ). Как показывает практика, использование ЭПУ классического компенсационного типа (ЭК), встроенных в оборудование мобильных терминалов и центров коммутации, далеко не всегда обеспечивает эффективное подавление электрического эха, несмотря на облегчённые по сравнению, например, со спутниковой связью условия восприятия человеком эхосигналов. Во многих случаях неспособность ЭПУ подавить эхосигналы преобразуется в другой эффект — эффект клиширования передаваемой речи, также оказывающий значительное мешающее воздействие.

Опыт и результаты исследований, накопленных в ходе борьбы с мешающим воздействием эффекта электрического эха, в совокупности с современным уровнем развития микропроцессорной техники позволяет перевести проблему эффективного подавления эхосигналов в каналах мобильной связи в разряд решаемых, а поиск решений выдвинуть в качестве одной из актуальных задач отрасли связи Вьетнама.

Задача подавления эхосигналов в основном была решена для ЕСЭ РФ, в том числе для сетей мобильней связи, в частности благодаря научным исследованиям и практическим разработкам таких специалистов как Цыбулин М. К., Снегов А. Д., Шаврин С. С., Иванов В. И., Кунегин C.B., Шевелев C.B., Рогацкая М. В. и др. К сожалению, прямое использование полученных ранее решений в части подавления эхосигналов на сети мобильной связи Вьетнама, как показывает практика, не позволяет добиться желаемых результатов. В частности, это связано с тем, что эффективность работы ЭПУ зависит от структуры сети и особенностей информационных сообщений (языка). Поэтому в настоящей работе исследуются особенности работы ЭПУ на сети мобильной связи Вьетнама.

Цель и основные задачи работы.

Основной целью работы является исследование особенностей подавления эхосигналов на сети мобильной связи Вьетнама.

Реализация поставленной цели требует решения следующего круга задач:

— исследование особенностей вьетнамской речи, влияющих на работу эхоподавляющих устройств;

— анализ используемых на сетях мобильной связи Вьетнама технических решений по борьбе с мешающим воздействием эффекта электрического эха;

— исследование свойств различных методов компенсационного подавления эхосигналов в условиях эксплуатации, характерных для каналов мобильной связи Вьетнама;

— исследование влияния основной группы мешающих факторов, характерных для сетей мобильной связи Вьетнама, на характеристики подавления эхосигналов с использованием различных экокомпенсационных алгоритмов;

— разработка рекомендаций по реализации и использованию ЭК на сетях мобильной связи Вьетнама.

Объект исследования.

Объектом исследования является сеть мобильной связи Вьетнама, использующая различные технические решения по борьбе с мешающим воздействием электрического эха.

Методы исследования.

В диссертационной работе использовались методы математической статистики, теории информации и теории случайных процессов. Все эксперименты выполнены с использованием современной вычислительной техники на базе программного обеспечения, созданного в научно-исследовательской лаборатории кафедры МЭС с участием автора.

Научная новизна.

1. Исследованы статистические характеристики вьетнамской речи, оказывающие влияние на динамику сходимости основных эхокомпенсационных алгоритмов и обеспечиваемую степень подавления мешающего воздействия эффекта электрического эха.

2. Разработаны модели, описывающие структуры каналов мобильной связи, эхотракты и взаимодействие сигналов и шумов на сети мобильной связи Вьетнама. Отличительной особенностью разработанных моделей является их построение на основе реальной статистики вьетнамской речи и характеристик каналов и эхотрактов сетей связи Вьетнама.

3. Проведён цикл экспериментальных исследований по оценке влияния характеристик вьетнамской речи и основной группы мешающих факторов на сходимость основных эхокомпенсационных алгоритмов, позволивший оптимизировать их характеристики, в частности параметры адаптации и динамики, для условий сети мобильной связи Вьетнама.

4. Показано, что на мобильных сетях Вьетнама наиболее эффективно использование ЭК комбинированного типа без использования заграждающей функции нелинейного процессора.

5. На основе результатов проведенных исследований предложено изменение структуры и функциональных характеристик детектора одностороннего разговора, обеспечивающее повышение стабильности работы компенсационных механизмов на сигналах вьетнамской речи.

Практическая ценность.

1. Предложена схема комбинированного ЭК для сети мобильной связи Вьетнама, обеспечивающая требуемое качество передачи телефонной информации за счет устранения эффекта клиппирования речевых сигналов и шумов канала.

2. Результаты исследования границ эффективности функционирования компенсационного механизма подавления эхосигналов на сетях мобильной связи являются основой для рекомендаций по обеспечению двустороннего подавления эхосигналов в каналах мобильной связи ЗАО «Вит Телеком» на сети «Билайн Вьетнам».

3. Результаты, полученные в ходе подготовки диссертации, использованы в учебном процессе МТУСИ на кафедре МЭС и ЗАО «Связьпром», что подтверждено актами о внедрении в учебный процесс.

Апробация работы.

Основные положения и результаты исследований докладывались и опубликованы в виде трудов и тезисов докладов конференции «Телекоммуникационные и вычислительные системы» в рамках Международного форума информатизации МФИ-2009 и МФИ-2010 (Москва), 10-ой международной научно-технической конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии» — ФРЭМЭ — 2010 (Владимир), 3-ей международной научно-практической конференции «Наука и современность — 2010» (Новосибирск), Международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» МТЕИМАТЮ — 2010 (Москва), 5-й отраслевой научно-технической конференции «Технологии информационного общества» (Москва) и др.

Результаты диссертации также опубликованы в журналах «Т-соттТелекоммуникации и транспорт «, «Естественные и технические науки» и «Объединенный научный журнал».

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 16 работ, в том числе 6 статей и 10 тезисов докладов на НТК различного уровня.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Использование результатов проведенных исследований обеспечит более высокое качество защиты мобильных соединений Вьетнама от мешающего воздействия эффекта электрического эха.

2. Архитектура эхоподавляющего устройства без использования заграждающей функции, включающая комбинацию звеньев, адаптирующихся по нормализованному алгоритму наименьших средних квадратов и корреляционному алгоритму, обеспечивает возможность компенсационного неклиппирующего подавления эхосигналов в каналах мобильной связи Вьетнама.

3. Значение параметра адаптации (3 звена, функционирующего по нормализованному алгоритму наименьших средних квадратов, обеспечивающее наиболее высокую скорость сходимости на начальном этапе адаптации, для вьетнамской речи лежит в пределах 0.04. .0.07.

4. Значение параметра адаптации р корреляционного звена, обеспечивающее достаточную степень подавления эхосигнала на фоне шумов, для вьетнамской речи должно устанавливаться в пределах 12. 14.

5. Тенденция к расхождению компенсационных алгоритмов в паузах речи при воздействии шума, в большой степени проявляющаяся для вьетнамской речи по сравнению с русской, требует дополнительной остановки адаптации на время задержки сигнала в трансверсальном фильтре.

6.

Введение

гистерезиса в работу детектора одностороннего разговора обеспечивает повышение стабильности подавления эхосигналов компенсационными механизмами на вьетнамской речи.

Структура и объём работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка принятых сокращений, списка литературы и приложения. Работа содержит 191 страницу, в том числе 155 страниц основного текста, 71 рисунок, 36 таблиц. Библиография включает 83 наименования. Приложения размещены на 22 страницах.

Результаты исследования свойств различных алгоритмов компенсационного подавления эхосигналов в условиях сетей мобильной связи Вьетнама позволили определить границы эффективности их функционирования и выбрать концепцию комбинированного эхокомпенсатора для каналов мобильной связи национальной сети. Эта концепция легла в основу архитектуры и алгоритма работы эхокомпенсатора, обеспечивающего в мобильных и подавляющем большинстве местных соединений неклиппирующую эффективную компенсационную защиту от мешающего воздействия эффекта электрического эха.

Результаты оптимизационных исследований, проведённых на модели эхокомпенсатора, выполненной в рамках выбранной концепции, явились основанием для технических требований к характеристикам комбинированного эхокомпенсатора и к алгоритмам управления их активностью на сетях связи.

Заключение

.

Анализ современного состояния проблемы электрического эха на сети мобильной связи Вьетнама выявил основной круг причин некачественного подавления эхосигналов в каналах, имеющих как техническую, так и организационную подоплёки.

Технические проблемы вызваны неспособностью используемых алгоритмов компенсационного механизма эхоподавления обеспечить устойчивое подавление эхосигналов во многих ситуациях, характерных для каналов сети мобильной связи Вьетнама.

Активизация заграждающей функции нелинейного процессора в этих условиях, устраняя остаточный эхосигнал, вносит в канал заметное клиппирование речевых сигналов и шумов канала.