Принципы построения систем со скачкообразной перестройкой частоты.

Концептуальная схема ее построения:

 

Принципиальная разница:

В обычной сис-ме несущая с фикс. f модулируется символами данных инф-го сигнала. В методе со скачкообразной перестройкой частоты f несущей скачкообразно изменяется по закону, кот.задается код.сигналом.

 

S'(t)=x(t) A0cosω0t

несущая определяется код.сигналом, на вых 2 мод-ра имеем: S(t)=x(t) A0cosω0t*cos[ω(g(t))t], где

cos[ω(g(t))t]- это набор частот, как ф-я от код.сигнала g(t).

 

При генерации кажд.нового чипа ген-р код.сигнала передает синт-ру частот частотное слово(послед-ть от 1 до m чипов) кот.определяет одно из М=2^m значений доступных частот, т.о.здесь эффект расширения спектра достигается за счет перестройки по закону кодового сигнала частоты несущей, значение кот.выбирается из имеющегося набора частот f1,f2…fm. Проиллюстрируем: частотная манипуляция FSK для простоты- бинарная FSK:

Системы с расш.спектром исп-ие метод скачкообразной перестройки частоты подразделяются на 2 категории:

1) Система с медленной перестройкой - 1этапная схема модуляции

2) Система с быстрой перестройкой - 2-х этапная схема модуляции.

 

Система с медленной перестройкой частоты

Скорость перестройки частоты передачи fn меньше скорости передачи инф-го сообщения fи (fn< fи) Т.о.в интервале перестройки прежде чем осущ-ть переход на другую м/б переданы 2 и более битов инф-го сообщения.

Пр.

В системе с быстрой перестройкой частоты скорость перестройки частот передачи fn больше скорости передачи инф-ого сообщения fи(fn> fи) в этом случае за время передачи одного бита частота м/измениться в 2 и более раз, как это показано ниже:

Приведем схему rake-приемника:

 

Эффект многолучевости в системах CDMA приводит к 2-м последствиям:

1) Энергия сигнала относящаяся к 1му чипу может поступать в приемник в различные моменты времени

2) для определенного значения временной задержки имеется множество лучей почти равной длины, по которой распространяется сигнал. В результате в приемнике имеет место подавление полезного сигнала - быстрым замиранием

контр-меры:

1) Рассеянная энергия сигналов с задержкой складывается за счет исп-я множества каналов rake-приемника настроенные на те значения задержки τ с кот.поступают сигналы

2) Для смягчения проблемы связанной с замиранием мощности используются:

- Быстрое управление мощностью -Разнесенный прием (пространственный или поляризационный)

 

принципы работы rake-приемника:

1) Принимаемый сигнал X(t) поступает на М ||ых корр-ов. На 2ые входы корр-ов подаются код.сигналы с временными сдвигами τ1, τ2, τ3, соответствующие предсказанным задержкам многолучевых компонентов

2) На вых кажд.корр-а в соотв.тракте rake-приемника формируется отчет отклика на соответствующую компоненту вх.сигнала, который при безошибочном предсказании задержки точно совпадает с переданными символами данных аб-та

3) Выравниватель задержки- компенсирует разницу во времени прибытия символов в каждый тракт rake-приемника

4) Сведенные т.о. к одному и тому же моменту времени выходы корр-ов далее суммируются

 

Заключение:

В системах связи, основанных на технологии CDMA, импульсы двоичных сигналов (информ.и кодового) в зависимости от процесса преобразования принято называть битами, символами или чипами. Для пояснения приведем обобщенную схему формирования сигнала с расширенным спектром в типичной системе связи CDMA:

Кратко приведем назначение этих функциональных блоков:

а) вокодер- переводит инф-ю в цифр.форму, осущ-я сжатие(кодирование)сигнала и уменьшая избыточность реч.сообщения (в случае передачи данных этот функциональный блок отсутствует, т.к. инф-ия уже представлена в цифровом виде)

б) Кодек – осущ-ет кодирование инф-го сигнала, добавляя избыточность, и тем самым ↑помехоустойчивость. Позволяет исправлять 1е ошибки при приеме

в) Перемежитель - осущ-ет процесс перестановки символов в кодированной послед-ти, позволяя исправлять пакеты ошибок при приеме

г) Скремблер- осущ-ет шифрование(скремблирование) цифровой послед-ти уникальным неповторимым кодом, что позволяет различать абонентов друг от друга в системе связи CDMA и ↑защищенность каналов связи от несанкционированного доступа

д) расширение спектра и каналообразование

осущ-тся преобразование сигнала путем упр-ого расш.полосы частот, расширение производится при помощи спец.код.сигналов, вид и число кот.определяет вид и число каналов в системе СDMA

е) модулятор – осущ-ет процесс модуляции сигнала несущей частотой ω0 двоичным цифровым инф-м сигналом

 

на приемной стороне функц-е блоки осущ-т обратную задачу аналогичную блокам на передающей стороне

 

 

Требования к кодовым сигналам

Задачи код.послед-ти в системе с расш. спектром:

1)Осущ-ие расш./сжатия спектра модулированного сигнала с целью ↑/↓ ширины полосы частот при передаче/приеме

2)Осущ-ие разделения сигналов различных пользователей (разных каналов трафика)исп-х при передаче одну и ту же полосу частот.

кодовые послед-ти должны обладать спец.корр-ми св-ми:

1)Автокорреляционная функция

Ra(t)- мерой соответствия м|у сигналом f(t) и его копией сдвинутой по времени на величину τ

АКФ чисто случайного сигнала(белый шум) принимает значения:

Код Баркера. Картинка.

2)Взаимная корреляционная функция

Rвз(t)- является мерой соответствия 2-х различных сигналов f1(t) и f2(t) при сдвиге во времени на величину τ.

 

Кодовый сигнал в системе с расш спектром должен вып-ть роль ключа для кажд пользователя, позволяя приемнику выделять предназначенный конкретному пользователю инф сигнал, очевидно, что кодовые послед-ти должны выбираться т.о., чтобы Rвз между любой парой разных кодовых сигналов была близка к 0, при любых τ-истинно случ.код.послед-ти

свойства для проверки на случайность:

1) Сбалансированность:

Для кажд интервала послед-ти кол-во двоичных единиц должно отличаться от числа двоичных нулей не больше, чем на один элемент

2) Цикличность

Цикл - непрерывная послед-ть одинаковых двоичных чисел. Появление иной двоичной цифры автоматически начинает новый цикл

Длина цикла равна количеству цифр в нем. Требование цикличности - в каждом фрагменте послед-ти приблизительно половину должны составлять циклы обоих типов(т.е. двоичных 0 и двоичных 1) длиною равной 1, примерно ¼ длиною 2, примерно 1/8 длиною 3 и т.д.

3) Корреляция

Если часть послед-ти и ее циклично сдвинутая копия поэлементно сравниваются, то необходимо, чтобы число совпадений отличалось от числа не совпадений не более, чем на 1

Вся совокупность кодовых последовательностей применяемых в CDMA делится на 2 основных класса:

1)Ортогональная (Квазиортогональные)

2) Псевдослучайные последовательности