Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами (1985), страница 3

Например, если положить Т=1/4 кГц=250 мс, а йз='10, то ушпс —— 25 аб/МПц, т. е. ниже эффективности систем связи с ЧМ. В последние годы предложен иной .принцип построения радио- телефонных систем подвижной связи. Вся обслуживаемая территория разбивается на большое число зон в виде сот. В .каждой попе радиосвязь ведется на частотах, специально выделенных этой зоне. За счет территориального разнесения зон с одинаковыми частотными каналами возможно многократное использование одних и тех же частотных каналов.

Такие системы связи .получили название сотовых систем подвижной связи (ССПС). Прием сигналов в таких системах принципиально сопровождается взаимными помехами так же, как и в ААСС. Поэтому применение ШПС в ССПС перспективно, поскольку позволяет успешно бороться с взаимными помехами. Эффективность ССПС Усспс З 55 (/зо/0)'Ук (1.13) где 1тз — радиус зоны обслуживания, 1) — защитный интервал, ~Р« — ширина частотного канала. Если положить /4=30 км, Ож ы ж4,4 км, радиус зоны /4=0,85 км, а гн=50 кГщ, то рсспс ~ ,ж3333 аб/МГц, т. е.

гораздо выше эффективности обычнйхсистем подвижной связи. Если ширину частотного канала увеличить до 100...200 кГц, то эффективность ССПС станет равной 1666 и 833 аб/МГц соответственно, что все равно будет гораздо больше эффективности систем с ЧМ. Но прн этом возможно применение ШПС с относительно небольшими базами (25...250), что в свою очередь позволит использовать простую аппаратуру формирования и обработки ШПС с невысокой стабильностью частоты. В свою очередь применение ШПС позволит успешно решить проблему адресации большого числа .абонентов. Сотовые оистемы подвижной связи с ШПС позволят обеспечить связью 60...

240,тыс подвижных абонентов в крупных городах. Кроме того, в таких системах можно совместить передачу телефонных сообщений с определением местоположения подвижных объектов и,их охрану. 1.7. Борьба с многолучевостью Применение ШПС в системах связи позволяет бороться с млоголучевостью распространения радиоволн. Многолучевость возникает в том случае, если радиоволны приходят в точку приема, отразившись от различных препятствий на пути распространения (слои ионосферы, здания, холмы и т. и.). Из-за различия в длине пути эти радиоволны приходят с различным запаздыванием. В результате, если сигналы, пришедшие по разным путям, перекрываются во времени, то между мими возникает интерференция, ко- ибэ а а) и(с) 0 в) и„„а) в в) Рис.

1Л. Шуиоподобный сигнал (а), антокорреляционная функция (б) н раалеление лучей (в) 12 торая в свою очередь вызывает глубокие замирания результирующего сигнала. Обычно для компенсации замираний предусматривают увеличение мощности сигнала на 20 дБ. Иначе обстоит дело при использовании ШПС, поскольку при обработке ШПС согласованным фильтром происходит сжатие ШПС по времени, что иллюстрируется рис.

1.4. На рис. 1.4,а изображен ШПС с частотной модуля~пней длительностью Т. На рис. 1.4,б изображено напряжение на выходе согласованного фильтра — отклик фильтра на ШПС. Этот отклик называется автокорреляционной функцией (АКФ) ШПС. Хотя АКФ имеет длительность 2Т, то в ней можно выделить две резко отличающиеся структуры. В центре АКФ резкий выброс в виде узкого импульса, называемого центральным пиком. Его амплитуда равна У, а длительность то 1l~.

(1.14й Чем шире спектр ШПС, тем короче центральный пик. Вторую область составляют боковые пики с максимальным значением о „. Шумоподобные сигналы с большими базами обладают свойствами, которые записываются двумя соотношениями: Т/т, жВ,У/о „ж ~'аВ (1.15), (1 16) где а — некоторая постоянная, в общем случае зависящая от базы В. Соотношение (1.15) определяет сжатие ШПС вЂ” отношение длительности ШПС Т к длительности центрального пика. Сжатие ШПС равно, примерно, базе. Поэтому при Т=сопз( увеличение Р приводит к уменьшению длительности центрального пика тз и к увеличению сжатия. Соотношение (1.16) характеризует подавление боковых пикон. Оно равно отношению амплитуды центрального пика У к амплитуде максимального бокового пика о,„. Чем больше база, тем больше подавление боковых пиков, И в пределе АКФ ШПС с ростом базы стремится к узкому дельта-импульсу.

Такую АКФ имеет широкополосный шум, что н послужило причиной названия — «шумоподобные сигналы». На рис. 1.4,в изображен отклик согласованного фильтра на несколько ШПС, пришедших по различным путям. Если задержка между лучами Л( больше длительности центрального пика т«, то лучи разделяются и центральные пики различных лучей можно разделить один от другого, а затем и объединить, устранив задержку между ними. Такой принцип борьбы с многолучевостью был использован в одной из первых систем связи с ШПС «КАКЕ». Таким образом, условие М)т0 обеспечивает разделение лучей.

Поскольку то н Р связаны соотношением (1.14), то условие разделения лучей записывается следующим образом: РЫ)1. (1.171 Например, если при распространении радиоволн существуют два луча — прямой и отраженный от некоторого объекта, то задерж~з ка асти(УЯс, где с — скорость света, Я вЂ” расстояние между передатчиком и приемником, й — расстояние между отражающим объектом и прямым лучом. В этом случае необходимо использовать ШПС с шириной спектра Р ) К;с/2((У. (1.18) Чем больше д, тем меньше Р. Может оказаться, что при малых И могут, потребоваться ШПС с очень широкими спектрами, что не всегда можно реализовать на практике.

1.8. Измерение координат иодвиуаных объектов Применение ШПС позволяет совместить системы передачи информации и системы траекторных измерений. При измерении параметров движения объекта наибольший интерес представляют расстояние между, приемником и передатчиком и их относительная скорость. Расстояние измеряется по задержке во времени, а скорость — по доплеровскому смещению частоты. Точность измерения,и разрешающая способность по задержке определяются отношением сигнал-помеха дз (1.4) и шириной спектра сигнала и характеризуются ошибкой о, ж 1/дР.

(1.19)' Чем больше д и Р, тем меннше ошибка в измерении задержки, тем выше точность измерения и разрешающая способность ло расстоянию. Точность измерения доплеровского смещения частоты определяется отношением сигнал-помеха дз (1.4) и длительностью сигнала и характеризуется ошибкой оу ж 1/дТ. '(1.20) Чем больше д и Т, тем меньше ошибка в измерении доплеровского .сдвига частоты, тем выше точность измерения и разрешающая способность по скорости. Из (1.19), (1.20) следует, что при совместном измерении расстояния и скорости необходимо использо,вать ШПС, так как только для ШПС можно независимо изменять ~и ширину спектра Р н длительность Т.

В системах связи длительность Т обычно определяется скоростью передачи информации. Поэтому повышения точности измерения расстояния можно достигнуть расширением спектра Р, т. е. используя ШПС. 1.9. Электромагнитная совместимость Шумоподобные сигналы обеспечивают хорошую электромагнитную совместимость ШСС (ЭМС) с узкополосными системами радиосвязи и вещания. На рис.

1.5 изображены спектры ШСС с ШПС с шириной спектра Р и узкополосной системы связи с шириной спектра сигнала Ру. Соответственно для ШПС спектральная плотность мощности Ущпс — — Ршпс/Р, для узкополосного сигнала Л~у=Ру/Ру. Помехоустойчивость системы связи с ШПС определяет- !4 ся фундаментальным соотношением (1.4), в котором Рз=Рпшс(Рт. Усиление обработки, равно 2В. Если узкополосная система связи постоянно занимает определенный интервал, то можно ее спектр полностью подавить, используя режекторный фильтр, настроенный на частоту узкополосной системы связи. Таким образом, воздействие узкополосной системы связи на широкополосную незначительно.

В свою очередь, широкополосная 'система связи также слабо влияет на узкополосную систему связи. Мощность ШПС, проходящего на выход приемника, ИшпсРз=РшпсРу(Р. Поэтому отношение сигнал помеха на выходе узкополосного приемника будет определяться соотношением (1.4), в котором рз=Рт(Ршпс, а В =Р(Рт. Поэтому чем больше отношение Р(Р„, тем лучше фильтрация ШПС в узкополосной системе овязи.

Следовательно, чем больше база ШПС, тем выше ЭМС широкополосной и узкополосной систем связи. Рис. 1.5. Спектры широкополосной и Рис. 1.6. Спектры телевизионного сигузкополосной систем связи нала и ШПС Системы связи с ШПС можно совмещать и с радиотелевизионными системами. На рис. 1.6 изображен спектр телевизионного сивилла (Чтв. Программы телевидения в одной территориальной зоне передаются по нескольким каналам с болышимз1 защитными частотными интервалами. Обычно в этих частотных защитных интервалах ле допускается работа каких-либо радиотехнических систем, чтобы ие создавать помех телевизионным .передачам.