Пожалуй, наиболее существенные особенности МАС-уровня для диапазона ниже 11 ГГЦ — это процедура подтверждения приема пакетов и их повторной отправки (ARQ), а также функция быстрой организации канала обратной связи. Механизм ARQ достаточно хорошо известен и основан на способности корректирующих кодов обнаруживать ошибки передачи. Кратко напомним суть этого механизма. Каждый пакет при передаче кодируется линейным циклическим корректирующим кодом с достаточным числом проверочных символов. На приемной стороне после декодирования проверяется безошибочность принятого кодового слова. Для этого вычисляется так называемый синдром — вектор, равный произведению вектора принятого сигнала и присущей коду матрицы проверочных уравнений. Если синдром нулевой — слово кодовое (т. е. не содержит ошибок), если ненулевой — некодовое. Даже в очень плохом канале с вероятностью ошибки, стремящейся к 0,5, вероятность ошибки декодирования можно сделать сколь угодно малой, выбирая достаточное число проверочных символов, правда, ценой существенного снижения скорости передачи. Получив пакет, приемник обязан отправить передатчику квитанцию подтверждения (значение синдрома, ноль или нет). Все пакеты нумеруются, поэтому приемник сразу обнаруживает сбой в получении определенного пакета и сообщает об этом передатчику, который повторно отправляет пакет, принятый с неустранимыми ошибками. Режим ARQ — опциональный и назначается конкретному соединению. Причем в рамках одного соединения весь трафик может передаваться либо с применением ARQ, либо без него, смешение недопустимо. Очевидно, что режим ARQ требует эффективного быстрого обратного канала для подтверждения приема. Для этого предназначено специальное сообщение, о наличии которого в пакете сигнализирует специальный признак в основном MAC-заголовке пакета. Быстрого и гарантированного ответа со стороны АС, помимо ARQ, требуют и ряд других механизмов стандарта. Быстрая обратная связь необходима для периодического измерения параметров канала, запросов физических параметров каналов, коррекция мощности передатчиков и др. Особое значение эти процедуры приобретают при работе с адаптивными многолучевыми антенными системами, где важно определить физические параметры канала связи в каждом луче (секторе). Данные процедуры заключаются в отправке специальных сообщений и получении данных об условиях их прохождения через канал. В разных режимах (SCa, OFDM. OFDMA) названия и тип подобных сообщений несколько различны, однако сущность от этого не меняется. Поэтому в стандарте IEEE 802.16 предусмотрен набор процедур для обеспечения быстрой обратной связи. Например, для приоритетной передачи таких данных абонентскими станциями в режиме OFDMA предусмотрен специальный тип сообщений быстрой обратной связи FAST FEEDBACK. Для них выделяется специальная область (канал) в восходящем субкадре. Сами сообщения обратной связи представляют собой 4-разрядные двоичные числа, расположение которых в канале обратной связи для каждой АС базовая станция задает в специальном подзаголовке FAST FEEDBACK. В этом же подзаголовке указывается тип (назначение) сообщения — измерение мощности в нисходящем канале, коэффициенты антенн БС в режиме AAS и др. Предусмотрены и специальные меры для успешной доставки этих 4-разрядных сообщений с 24-кратной избыточностью: каждое сообщение (4 бита) занимает один OFDMA-слот (3 символа х 1 субканал, 6 фрагментов, 48 ипфор-мационных несущих — см. раздел 11.6), т.е. 4-битной последовательности поставлен в соответствие фиксированный набор всех 48 информационных несущих в слоте. Модуляция в FAST FEEDBACK-канале — QPSK, 2 бита на символ, соответственно на каждый информационный бит сообщения приходится 24 транслируемых бита. Данная избыточность в определенной мере гарантирует достоверный прием сообщения.

Все говорит о том, что у беспроводной технологии Bluetooth большое будущее. Причина этого в совокупности достоинств новой технологии, главные из которых: - небольшой радиус действия, что означает малую мощность передатчика и низкую потребляемую мощность; - высокая устойчивость к интермодуляционным помехам и отсутствие влияния устройств Bluetooth на обычную бытовую электронику; низкая стоимость. Однако, несмотря на всю свою привлекательность и универсальность, стандарт Bluetooth как основа построения именно сетей передачи информации используется сегодня относительно редко. Возможно, причина кроется в том, что все же это еще очень новая 166 Глава 9. Персональные беспроводные сети технология, а также в том, что Bluetooth слитком универсален. В одних приложениях ему недостает скорости обмена (например, при передаче видеосигнала), в других — требуются более простые и дешевые устройства. Чтобы разрешить эти противоречия и окончательно стандартизовать принципы организации персональных СПИ, рабочая группа IEEE 802.15, не удовольствовавшись стандартом IEEE 802.15.1, создала еще две исследовательские группы (Tg3 и Tg4). В результате в конце сентября 2003 г. были опубликованы два новых стандарта для высокоскоростной и низкоскоростной персональных БСПИ IEEE 802.15.3 «Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for High Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs)» и IEEE 802.15.4 «Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPANs)» соответственно.

HorneRF — это название созданной в марте 1998 г. группы производителей компьютерного и бытового оборудования (Home Radio Frequency Working Group; в первый год существования в нее вошло свыше 90 фирм, включая Intel, Compaq, Ericsson, Hewlett-Packard и Microsoft). Она организовывалась для разработки открытого протокола распределенного беспроводного доступа SWAP (Shared Wireless Access Protocol), который должен был лечь в основу радиосети HomeRF. Впоследствии вместо понятия SWAP в названии спецификации стали использовать HomeRF. Первая версия спецификации HomeRF появилась 17 декабря 1998 г., последняя (HomeRF 2.01) 1 июля 2002 г. На этом цели рабочей группы были выполнены, и в январе 2003 г. она была расформирована. Как следует из названия, стандарт HomeRF задумывался как беспроводная домашняя СПИ, аналог известной к тому времени проводной Ethernet-подобной сети HomePNA (Home Phone Line Networking Alliance), в качестве носителя использовавшей уже проложенную телефонную линию. Для нормальной работы сети HomeRF необходим host-компьютер (или устройство, выполняющее его функции), что явно снижает стоимостную привлекательность и удобство развертывания данной сети. Идеология Bluetooth иная это универсальный радиоинтерфейс, связывающий друг с другом самые разные устройства и не требующий дорогой аппаратной поддержки. Однако устройства Bluetooth сегодня реально используют в основном для замены провода ра-диоиптерфейсом (например, в качестве беспроводной гарнитуры для сотовых телефонов), несмотря на широчайший спектр заложенных в нем возможностей. Рынок такого рода приложений нока во много раз превосходит рынок действительно сетевых устройств. Возможно, именно поэтому прекрасно проработанный для применения именно для сетевых задач стандарт HomeRF пока не нашел массового применения. С одной стороны, его вытесняют Bluetooth-устройства, с другой — системы стандарта IEEE 802.11, которые за последние пять лет существеннно подешевели, лишив тем самым HomeRF основного перед ними преимущества — низкой стоимости. Поэтому более детально рассмотрим именно стандарт Bluetooth, как первую действительно массовую технологию персональных БСПИ. Основные характеристики технологий Bluetooth и HomeRF приведены в табл. 9.1. Таблица 9.1. Сравнительные характеристики технологий Bluetooth и Home RF

* Возможно до 10 Мбит/с.

DVB, принятый в Европе, — это набор спецификаций, охватывающий кабельное DVB-C (cable), спутниковое DVB-S (sattelite) и наземное DVB-T (terrestrial) вещание. Наиболее сложный алгоритм -в DVB-T, поскольку условия работы и требования к передаче при наземном вещании наиболее жесткие. Очень кратко остановимся на наиболее примечательных особенностях DVB. Предварительная обработка пакетов в DVB в принципе аналогична 8-VSB, хотя механизмы реализации функций различны. На вход кодера поступают транспортные пакеты MPEG-2 по 188 байт (1 син-хробайт (всегда 47i6) + 187 байт данных) (рис. 4.2). Прежде всего, они рандомизируются посредством сложения по модулю 2 с двоич ла. Для этого каждый байт входного потока побитно складывается по модулю 2 с циклической псевдослучайной последовательностью. Генератором этой последовательности служит сдвиговый регистр из 16 триггеров, охваченный набором обратных связей. Во время синхроимпульса первого сегмента данных каждого поля в регистр загружается число F18016- Восемь выходов регистра формируют поток байтов псевдослучайной последовательности. В результате сигнал становится практически независимым от изображения и шумопо-добным, его спектральная плотность равномерно распределяется по полосе. Кроме повышения спектральной эффективности улучшается и синхронизация передачи: поскольку уровни модуляции симметричны относительно 0, а амплитуды информационных символов достаточно случайны, средний уровень сигнала также близок к 0. На этом фоне легко детектировать периодически повторяющийся синхроимпульс и синхросегмент, даже при отношении сигнал/шум 0 дБ. Поскольку средний уровень информационных сигналов близок к 0, амплитуда несущей при амплитудной модуляции также была бы нулевой. Но несущая в качестве пилот-сигнала необходима в данной системе для восстановления синхронизации в приемнике, поэтому вводят смещение — уровень каждого сигнала данных увеличивают на 1,25 единицы. Это соответствует появлению маломощного периодического сигнала несущей, добавляющего лишь 0,3 дБ к общей мощности сигнала. Данного уровня достаточно для детектирования несущей даже при отношении сигнал/шум 0 дБ. Кодирование по алгоритму Рида-Соломона защищает информацию от кратковременных помех (до 10 ошибочных байт на 207-байт-ное слово). В случае длительных помех этот механизм сам по себе бессилен. Поэтому в VSB введено межсегментное перемежение — после кодера Рида Соломона все байты одного пакета распределяются по 52 сегментам одного поля данных. Таким образом, даже если сегмент пропал, после деперемежения в каждом пакете окажется незначительное число поврежденных байтов, которые восстановятся декодером. Механизм перемежения используется и после решетчатого кодирования (в 8T-VSB), в результате которого последовательные символы оказываются отстоящими друг от друга на 12 символов — внутрисегментное перемежение. После внутрисегментного перемежения в сегменты вводят синхросигналы и добавляют синхропакеты полей, после чего смещают на 1,25 уровень сигналов данных для включения пилотной несущей. Столь сложным сигналом модулируется несущая на промежуточной частоте (ПЧ) 44 МГц, которая затем переносится непосредственно в полосу заданного телеканала. К сожалению, имея лучшие теоретические показатели пороговых соотношений сигнал/шум и энергетической эффективности сигнала (на бит информации) [5], ATSC недостаточно надежен при много VSB основное средство борьбы с аддитивными помехами — эквалайзер, однако при полном подавлении несущей сигнал восстановить уже невозможно. При многочастотной передаче «пропадут» только сигналы, попавшие в полосу помехи. Поскольку сигнал кодирован, информацию можно восстановить по данным из других субкаиалов. В DVB в одном канале (при принятой в Европе ширине ТВ-канала 8 МГц) может быть до 8 тыс. несущих (учитывая требования алгоритмов обработки, 8 х 1024 — 8192 или 8К). Реально задействовано 1705 (режим 2К COFDM) или 6817 (режим 8К) несущих. Каждая несущая модулируется посредством 4-позиционной квадратурной фазовой манипуляции (QPSK) или 16- и 64-позиционной квадратурной амплитудной модуляции (QAM). Соответственно на каждой несущей один модуляционный символ определяет от 2 до 6 бит. Напомним, что при квадратурной модуляции выходной сигнал формируется сложением двух смещенных друг относительно друга на 90° гармонических колебаний на одной частоте / — синфазного Si(t) = Ascoswt и квадратурного Sc){t) = —Aq sinwt (ш = 27г/). Их сумма — исходное колебание с фазовым сдвигом на угол <р = = arctg(AQ/As): As cosbjt — Aq smut = Acos(u)t + (р); A = \JA2S + Aq. В
соответствии с числом уровней модуляции исходный поток данных разбивается на п субпотоков по числу бит в модуляционном символе. Для QPSK таких субпотокон два, для 16-QAM четыре. Демультиплексирование происходит побито скажем, при модуляции 64-QAM (п = 6) первый бит попадает в первый субпоток, шестой — в шестой, седьмой снова в первый и т.д. В DVB в каждом субпотоке биты переставляются но определенному правилу (своему для каждого субпотока) в пределах блока в 126 бит — внутреннее перемежение. Параллельные выходы устройств переме-жения формируют модуляционный символ: 2-, 4- или 6-разрядный. На одной несущей OFDM передается один символ, поэтому в режиме 8К одновременно транслируется 48 групп по 126 символов — всего 48 х 126 = 6048 информационных несущих (или 12 групп по 126 символов на 1512 несущих в режиме 2К). Одновременно передаваемые QAM-символы входят в ODFM-символ. Они распределяются по субканалам OFDM не последовательно, а опять-таки перемежевываются по определенному закону. Поэтому, если OFDM-символ пропадает, его данные можно восстановить, поскольку биты одного кодированного пакета оказываются распределенными по многим OFDM-символам. Очевидно, что реализовать метод передачи OFDM «в лоб», т. е. использовать несколько тысяч генераторов модулированных подне ной псевдослучайной последовательностью (генератор — 15-разрядный сдвиговый регистр). Генератор инициализируется через каждые восемь пакетов одним и тем же числом (4B80i6). Синхробайты не рандомизируют, каждый восьмой синхробайт инвертируют. После рандомизации пакеты защищают кодом Рида-Соломона, в результате чего к 188 байт добавляются 16 проверочных — возможно исправление до восьми ошибочных байт на кодированный 204-байт-ный пакет. Затем байты перемешиваются внутри кодированных пакетов, причем так, что синхробайты остаются на своих местах, — это внешнее перемежение. Затем следует внутреннее сверточное кодирование. Его реализует сдвиговый регистр из шести триггеров, превращающий каждый входной бит в два выходных (скорость кодера 1/2). В DVB можно выбирать скорость сверточного кодирования (1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8), используя не оба элемента выходных пар, а лишь один. До сих пор функционально все было аналогично системе 8-VSB. Дальше начинаются принципиальные различия, связанные с модуляцией радиосигнала. В стандарте использована модуляция COFDM (Coded Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) — вариант мультиплексирования посредством ортогональных несущих (OFDM) с предварительным кодированием сигнала. Модуляция OFDM подразумевает, что весь диапазон канала вещания (в Европе — 8 МГц) разбит на множество ортогональных поднесущих. Ортогональность означает, что усредненное по времени произведение двух несущих равно нулю. Частоты поднесущих задаются как /„(£) = cos 27г(/о + n/r)t, где /0 — нижняя частота диапазона; л — номер поднесущей (п = Q…N — 1; N — число поднесущих); т — временной интервал передачи одного символа. Поток данных разбивается на N субпотоков, несущая каждого из которых модулируется с гораздо меньшей скоростью. Разнос несущих по частоте равен 1/т. Поскольку в отдельном субканале скорость передачи невелика, перед каждым символом можно ввести защитный интервал — временной отрезок до 0,25т, в течение которого транслируется фрагмент уже переданного символа (для сохранения ортогональности несущих). Основное назначение защитных интервалов — борьба с межсимвольными помехами, вызванными в том числе и переотражениями сигналов. Действительно, поскольку скорость символов мала, переотраженный сигнал в приемнике «накладывается» на прямо распространяющийся сигнал в интервале одного символа, а не следующего, попадая в защитный интервал. Независимая (ортогональная) многочастотная передача с защитными интервалами позволяет успешно противостоять как мощным узкополосным помехам, так и переотраженным сигналам, причем методами цифровой обработки. В системе передачи с одной несущей сущих, весьма проблематично. А на приемной стороне это и вовсе неразрешимая задача. Однако современные методы цифровой обработки сигнала позволяют существенно упростить ее решение, используя отработанные алгоритмы прямого и обратного быстрого преобразования Фурье (БПФ и ОБПФ). Как это происходит? Рассмотрим для примера векторную диаграмму модуляции 16-QAM (рис. 4.3). Каждая точка на ней соответствует четырем битам символа и определяет амплитуды синфазного (абсцисса) и квадратурного (ордината) колебаний. Складываясь, эти колебания задают соответствующий символу сигнал. Если применять математический аппарат
комплексных чисел, ось квадратурных амплитуд будет соответствовать оси мнимых чисел (1т), ось синфазных амплитуд — оси дей-Рис. 4.3. Векторная диаграмма ствительных чисел (Re). Тогда любой 16-QAM символ можно представить как ком- плексное число z — As + iAq или, по формуле Эйлера, z = Аегч>. В DVB используют не сами z, а их значения, нормированные на среднюю амплитуду суммарного колебания при выбранном виде модуляции. Это необходимо для усреднения амплитуд сигналов при различных режимах модуляции (очевидно, что при QPSK нормирующий множитель с = 1/\/2, тогда как при 16-QAM с = 1/уДО). Запишем в комплексном виде модулированный символом Ck(t) сигнал на fc-й несущей (без ее переноса в диапазон вещания): Sk(t) — = Ck(t)ei^kt’T. Учитывая, что сигнал изменяется дискретно, т.е. t = пТ, где Т — длительность дискретного интервала; п — номер отсчета, получим Sk(nT) = Cfc(nT)el2irfcnT/T. Тогда общий сигнал OFDM-символа N-1 Sn=Y^ Ck(nT)ei2nknT/T. (4.1) fe=0 Математически это аналогично вычислению дискретных значений функции по дискретным значениям амплитуд (Ск) ее гармонических составлякщих (с частотами к/т). Данную процедуру описывает ОПФ: ставляющих, в нашем случае число несущих. Если длительность интервала дискретизации Т выразить как т/N, выражение (4.1) станет аналогичным ОПФ (4.2). Алгоритмы БПФ, как прямого, так и обратного, достаточно хорошо проработаны, в том числе и с точки зрении их аппаратной реализации. Они наиболее эффективны при N вида 2"*. Поэтому в 8K-COFDM число несущих условно принято равным 213 = 8192 — просто не все из них используются. Величина 1/Т = N/t — это так называемая системная тактовая частота, для полосы канала в 8 МГц она равна 64/7 МГц. При переходе к другому частотному плану, например с полосой ТВ-канала 7 или 6 МГц, достаточно изменить системную тактовую частоту, сохраняя неизменной всю структуру обработки сигнала (а вместе с ней — основные функциональные устройства). Отметим, что системная тактовая частота одинакова в режимах 2К и 8К, т. е. от числа несущих скорость передачи напрямую не зависит, изменяется только надежность. Таким образом, посредством ОБПФ из входного массива модуляционных символов численно формируется выходной OFDM-символ. Временной интервал его передачи складывается из собственно времени передачи символа т и защитного интервала длительностью до т/4, в течение которого «повторно» передается часть символа (заключено в кавычки, поскольку защитный интервал следует перед информационным). Отметим, что кроме 6048 (в режиме 8К) информационных субканалов он включает еще пилотные сигналы, а также сведения о параметрах передачи всего (5817 модулированных несущих. Пилотные сигналы это фиксированные псевдослучайные последовательности с точно известными шачепиими фаз и амплитуд сигналов. Одна часть пилотных сигналов непрерывные — передается на фиксированных несущих в каждом OFDM-символе, другая — распределенные — случайным обраюм (по равномерно) в произвольные моменты времени распределяется по спектральному диапазону передачи. Назначение пилотных сигналов - синхронизация и оценка параметров канала передачи. Синтезировать OFDM-символы шукхтаточно, необходимо еще сформировать радиосигнал в заданной частотной области (с нижней частотой /о). Перенос символа в необходимый диапазон — это его смещение на частоту /о, что в комплексной форме эквивалентно умножению на комплексное (в виде квадратурных слагаемых) представление несущей /о. При этом амплитуды перемножаются, а аргументы складываются. Выделяя действительную (синфазную) и мнимую (квадратурную) составляющие S(n) и умножая их соответственно на cos(27r/o<) и — sin(27r/ot), после суммирования получим полный сигнал одного OFDM-символа. Описанные механизмы позволяют очень гибко выбирать необходимый режим вещания, а также совмещать два потока пакетов MPEG-2 — с высокой и низкой скоростью. Возможную скорость определяют вид модуляции, скорость сверточного кодирования (СК), величина защитного интервала Т3 (т/4, т/8, т/16, т/32). Учитывая, что при 8K-OFDM т = 896 мкс, скорость изменяется в пределах от 4,98 Мбит/с (QPSK, СК = 1/2, Т3 = т/4) до 31,67 Мбит/с (64-QAM, СК = 7/8, Т3 = т/32). Мы чрезвычайно схематично рассмотрели принцип передачи сигнала в DVB-T. Однако сигнал надо еще принять, демультиплексировать и декодировать, что сложнее, чем синтезировать его в передатчике. Для этого дополнительно к алгоритмам передатчика применяют корреляционные детекторы, декодеры с алгоритмом Витерби и т. д. Причем приемное устройство должно быть компактным и недорогим, иначе кто же его купит. Транспортные пакеты MPEG-2 также надо декодировать и сформироват

Важнейшим аспектом развития современных телекоммуникационных систем является их стандартизация. Стандартизация необходима всем обитателям мира телекоммуникаций, включая производителей электронных компонентов, изготовителей аппаратуры, разработчиков сетей и конечных пользователей. Прежде всего, стандартизация означает массовость производства, что ведет к низким ценам и широкому распространению технологии. Разумеется, выбор и утверждение стандарта — это процесс не только технический, но и политический. Как правило, различные фирмы прорабатывают альтернативные варианты будущей технологии. От того, какой из них будет утвержден в качестве стандарта, зависят и объемы будущих прибылей. Поэтому, чтобы стандарт действительно стал общепризнанным, стандартизирующая организация должна быть чрезвычайно авторитетной, а сама процедура утверждения — максимально открытой и беспристрастной. «Головной» организацией в мире в области стандартизации в телекоммуникациях является Международный телекоммуникационный союз (ITU — International Telecommunications Union), работающий под эгидой ООН. После реорганизации 1 марта 1993 г. два его секто ших в практике реорганизаций, в результате чего ITU обрел свой современный вид. Отметим, что современная структура ITU как нельзя лучше отражает ситуацию в области современных телекоммуникаций: тесное переплетение и единение технологий проводных и беспроводных, аналоговых и цифровых. Огромную роль в области утверждения международных стандартов играет Международная организация по стандартизации ISO (International Organization for Standardization). Это сеть институтов стандартизации 148 различных стран. Само название организации ISO — не сокращение (было бы IOS), а производное от греческого слова isos (равный). Если ITU, как агентство ООН, представляет собой межправительственную организацию, то ISO — неправительственный орган. Среди членов ISO не только правительственные, но и частные организации. Прародителем ISO стала основанная в 1906 г. и успешно действующая до сих пор Международная электротехническая комиссия (МЭК, IEC — International Electrotechnical Commission), занимающаяся вопросами стандартизации в области электротехники и электроники. В 1926 г. была создана ISA (International Federation National Standardizing Associations) — Международная федерация национальных стандартизирующих организаций. С началом Второй мировой войны ISA прекратила существование, но была возрождена под названием ISO на конференции национальных стандартизирующих организаций (25 стран), проходившей с 14 по 26 октября в 1946 г. в Лондоне (официальное начало работы ISO — 23 февраля 1947 г.). Важную роль в рождении ISO сыграл созданный в 1944 г. Координационный комитет стандартов Объединенных Наций (United Nations Standards Coordinating Committee), влившийся в ISO. Сегодня ISO играет важнейшую роль в области стандартизации в телекоммуникациях, работая в плотной кооперации с IEC. Можно сказать, что IEC и ISO поделили сферы влияния: IEC — стандарты в области электроники и электротехники, ISO — все остальное. Они используют единую систему нумерации, и в кодах стандартов зачастую фигурирует название обеих организаций, например ISO/IEC 8802-3. Отметим, что и ITU, и ISO, и IEC выступают скорее как самые авторитетные утверждающие организации. Сегодня общемировая практика такова, что собственно технической проработкой будущих стандартов занимаются ведущие национальные и межнациональные организации. Прежде всего, это Европейский институт стандартизации в области телекоммуникаций ETSI (European Telecommunications Standards Institute), Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных ведомств (СЕРТ — Conference of European Postal and Telecommunication Administrations), национальные институты стандартизации. В США это ANSI, в Японии — JESA (Japanese Engineering Standards Association) в Великобритании — Министерство почт и телекоммуникаций (MPT — Ministry of Posts and Telecommunications). Весьма значимы различные промышленные ассоциации и объединения, такие, как Ассоциация электронной промышленности США EIA (Electronics Industries Association) и Институт инженеров по электротехнике и электронике IEEE (США). Очевидно, что эти организации сами по себе никаких технологий не разрабатывают, но они организуют и координируют всю работу, необходимую для выбора оптимального варианта из нескольких предложенных, его доработки, документального оформления, утверждения, разрешения конфликтов и т. п. Как правило, для каждого будущего стандарта создается рабочая группа, в которую входят представители всех заинтересованных сторон, которая и занимается проработкой вопроса. Особняком в перечне стандартизирующих организаций стоит
Институт инженеров по электротехнике и электронике — IEEE (Institute of Electrical and Klectronics Engineers). Достаточно сказать, что членами IEEE являются ANSI и ISO. IEEE выпускает свои собственные стандарты, имеющие общемировое значение. Как правило, они затем утверждают! я ISO и/или ITU, но это уже формальность. Безусловно, IEEE явление американское. Но сама история этой организации показывает mu колько важную роль она играла и играет в развитии телекоммуникаций в мировом масштабе, насколько ее структура отражав! реалии »той столь динамичной индустрии. Корни IEEE уходят в позапрошлый век. 13 мая 1884 г. но инициативе 25 наиболее авторитетных специалистов-электротехников США, среди которых были Т. Эдисон, Э. Томсон и Э. Хьюстон, был учрежден Американский институт ипжспсрои-члектротсхпикон AIFE (American Institute of Electrical Engineon*). H области телекоммуникаций эта организация занималась вопросами проводной электросвязи. Именно AIEE принадлежит заслуга и создании первых стандартов США в данном направлении. В 1907 г. в Бостоне было организовано Общество инженеров по беспроводной телеграфии (Society of Wireless Telegraph Engineers — SWTE). Mopw два тда в Нью-Йорке создали Беспроводной институт (The WirelesH Institute — TWI). Однако к 1912 г. обе эти организации оказались в кризисе и решили объединиться. В результате был со |дап Институт радиоинженеров IRE (Institute of Radio Engineers). Эта ортнизация, ведающая вопросами стандартизации в беспроводной связи, в 1963 г. объединилась с AIEE. Так 1 января 1963 г. родился IEEE. Отметим, что, несмотря на международный статус, IEEE тяготеет к Северо-Американскому континенту. Однако это не мешает ему быть законодателем мировой моды в области телекоммуникаций. В рамках темы настоящей книги особого внимания заслуживает комитет IEEE 802, занимающийся вопросами стандартизации технологий сетей передачи данных. Уси-
лиями этого комитета оформились в виде стандартов такие технологии, как Ethernet, Token Ring, беспроводной Ethernet и др. В России вопросами стандартизации в качестве головного национального института занимался и продолжает заниматься Госстандарт (в сотрудничестве с отраслевыми институтами — ЦНИИС, ЛОНИИС и др.). К сожалению, работа Госстандарта в области телекоммуникаций в плане участия в международной стандартиза-ционной деятельности не отличается оперативностью. Возможно, в этом есть и положительная сторона, поскольку сегодня отечественные специалисты оперируют международными стандартами — ISO, ITU, IEEE. Это гарантирует, что не появится очередной стандарт, либо не согласующийся с общемировой практикой (как до сих пор действующий в области телефонии ГОСТ 7153-85 с уникальным требованием на сопротивление наборного ключа телефонного аппарата при замыкании шлейфа менее 50 Ом), либо с явно не лучшими техническими решениями (вспомним частотную систему сигнализации «2 из 6» с равномерным шагом между частотами 200 Гц в диапазоне 700-1700 Гц, что требует существенно разнополосных фильтров). Но по мере интеграции с мировым телекоммуникационным сообществом ситуация, надеемся, будет меняться к лучшему.

Любая UWB-система включает антенную систему, формирующую короткие импульсы электромагнитного излучения; мощный импульсный ключ, управляющий антенной системой; устройство модуляции/демодуляции; прецизионный высокочастотный опорный генератор, приемный детектор и коррелятор (рис. 8.6). Отметим, что в UWB-системе нет мощных усилителей, ее приемник - прямого преобразования (без гетеродина и элементов частотной фильтрации), устройства детектирования и модуляции/демодуляции достаточно просты и реализуются средствами обычной цифровой логики, без сложных алгоритмов цифровой обработки сигналов. Антенные системы также достаточно просты по исполнению и могут изготавливаться непосредственно на печатных платах. Один из важнейших элементов для UWB-техпологии — мощные импульсные ключи, особенно актуальные для локационных систем. Требования к коммутирующим элементам достаточно жесткие — они должны открываться (закрываться) на сотни никосекунд (или по крайней мере иметь фронты открывания/закрывания длительностью порядка 10 100 пс) с мегагерцевой частотой повторения при очень высокой стабильности. При этом коммутируемое напряжение измеряется сотнями и тысячами вольт. В начале 80-х годов в ФТИ им. А.Ф. Иоффе были открыты два интереснейших явления эффекты сверхбыстрого восстановления напряжения и сверхбыстрого обратимого пробоя в высоковольтных переходах. Это открытие привело к созданию принципиально новых полупроводниковых приборов, способных коммутировать большие мощности в малых временных промежутках, в том числе приборов на задержанной ударно-ионизационной волне и дрейфовых приборов с резким восстановлением. Идея и ее материальное воплощение принадлежат группе разработчиков во главе с А.Ф. Кардо-Сысоевым, за что они были удостоены Государственной премии СССР. На основе этих приборов создано семейство генераторов различного назначения, позволяющих формировать сверхкороткие импульсы нано- и пикосекундной длительности с мощностью до десятков мегаватт и частотой повторения до десятков мегагерц, контролируя при этом их временное положение с точностью 10 пс. Максимальное импульсное напряжение может достигать десятков киловольт, а импульсные токи — тысяч ампер. С ростом частоты повторения пиковая мощность надает, но по-прежнему остается намного выше, чем полученная с помощью любых других полупроводниковых устройств. Это позволяет с успехом применять разработанные генераторы в локационных и связных UWB-системах. Причем ресурс этих приборов чрезвычайно высок. Отметим, что даже сегодня вопросы массового применения UWB-tcx-пологии окончательно пс разрешены. Продолжаются исследования интерференции UWB-устройств с другими радиотехническими системами. Многие эксперты, в частности, справедливо отмечают, что стоит человеку прикоснуться к антенне UWB-передатчика, как спектр сигнала из непрерывного может стать гребенчатым все равно что подключить режекторный фильтр. Но уже почти готовы стандарты на сверхширокополосные персональные БСПИ IEEE 802.15.4а и 802.15.3а (работы по последнему заморожены, но это ненадолго). Практически все ведущие мировые полупроводниковые и телекоммуникационные фирмы так или иначе вовлечены в работу в области UWB-технологий, и новые результаты можно ожидать в самое ближайшее время. Отрадно, что в этом процессе участвуют и отечественные специалисты из Инститиута радиотехники и электроники Российской академии наук (ИРЭ РАН), работая над созданием сверхширокополосных низкоскоростных систем связи на основе модуляции хаотических сигналов [73].