Диссертация (1137180), страница 7
Текст из файла (страница 7)
2.2 изображены сигнальное созвездие(a) и форма модулированного сигнала (б) [80].Рис. 2.2. Двоичная фазовая манипуляция, а - сигнальноесозвездие, б –форма модулированного сигнала.Квадратурнаяфазовая манипуляция (англ. Quadrature PhaseShift Keying – QPSK) представляет собой метод скачкообразногоизменения фазы несущего сигнала, которая может принимать 4 значения отстоящих друг от друга на 90°. На рис.
2.3 изображеныизображены сигнальное созвездие (a) и форма модулированногосигнала (б). 44 Рис. 2.3. Квадратурная фазовая манипуляция, а - сигнальноесозвездие, б –форма модулированного сигнала.Квадратурная амплитудная манипуляция, часто ее же называютквадратурной модуляцией (англ. Quadrature Amplitude Modulation QAM), бывает 16, 64 и более позиционная.Рис. 2.4.
Квадратурная амплитудная модуляция.При анализе цифровых каналов связи необходимо различать двапонятия: битовая и символьная скорость.Сигнал может принимать не только несколько значений фазы нои амплитуды. Иными словами это тот же сигнал QPSK с но большим 45 количеством фаз и амплитуд. На рис. 2.4. изображена сигнальнаязвезда 16-QAM. Следует отметить что помехоустойчивость зависитот расстояния между соседними точками на сигнальной звезде. Чемэто расстояние меньше, тем ниже помехоустойчивость.
Исходя изэтого, расположение точек состояния сигнала, как правило, выбираютна максимальном удалении от соседних.Битоваяскорость,инымисловамискоростьпередачиинформации, выражается в битах в секунду (бит/с) Иногда ееназываютваловойскоростью.Этофактическипереданнаяинформация.Символьная скоростьизмеряется в бодах в секунду. (Bd/с)Каждый символ может представлять или передавать один илинесколько бит данных [86]. В передающем устройстве существуетфиксированное количество символов на канале при фиксированной иизвестнойсимвольнойскорости,анаприемномустройствепроисходит выявление этой последовательности символов с цельювосстановления передаваемых данных.
Здесьможет быть прямоесоответствие между символом и набором данных (например, каждыйсимвол может кодировать один или несколько двоичных разрядов или"бит"),либосимволымогутозначатьсменубитанапротивоположный, либо целые многобитовые последовательности,как, к примеру, в 16-QAM модуляции, где один символ содержит 4бита информации.Длительность символа, может быть измерена как промежутоквремени между переходами.
Продолжительности времени символа Tсможет быть рассчитана как:Tc 1fc(2.1)где fc является символьною скоростью. 46 Здесь мы можем определить связь символьной скорости сваловым битрейтом. Символьная скорость на примере 16-QAM в 4раза меньше чем валовая скорость передачи информации. Еслипередается N битов на символ, а валовой битрейт R, включаяиздержки канального кодирования, символьная скорость может бытьрассчитана как:fc ПрираспределенииRNпотоковых(2.2)данныхпонекоторомуколичеству К несущих частот символьная скорость на каждойнесущей частоте будет определяться выражениемfc R(2.3)N *КНапример символьная скорость на каждой из несущих частотпри модуляции OFDM при модуляции каждой из 11 поднесущих 16QAM при скорости передачи данных 1 Мбит/с, будет рассчитыватьсяиспользуя (2.3):fc 1000000 22 кГц4 * 11Именно с такой скоростью сигнал на несущей частоте будетизменять свое состояние (амплитуду, фазу).Следуетотметить,чтонаиболеечастоиспользуемымдиапазоном для организации беспроводных сетей передачи данныхявляется диапазон в районе 2,4 ГГц, из-за отсутствия лицензирования.Встречаются и другие рабочие частоты 3.6, 5, 60 ГГц и пр.Какправило,радиоканала,приувеличенииувеличиваетсяпропускнойколичествосимволовспособностинабит,сокращаются амплитудно временные расстояния между состояниямисигнала, что снижает помехозащищенность. 47 Модуляция с разделением исходного потока данных нанесколькоподнесущихпозволяетрассматриватьсигналкакмножество медленно модулируемых узкополосных сигналов (вподстандарте IEEE802.11a таких каналов 52), вместо одного быстромодулируемого широкополосного сигнала.
При этом отмечается, чтотакая модуляция хорошо справляется со сложными условиями в средепередачи,напримерсузкополоснымипомехами,частотноизбирательным затуханием [84].2.2 Анализ механизма воздействия СКИ ЭМИ на средстваШРДМеханизмвоздействиянасредстваШРДможноохарактеризовать двумя основными путями:- влияние на аппаратную часть устройств;- влияние на приемные тракты устройств.Влияние на аппаратную часть средств ШРД, как правило,происходит [32-36, 60] при воздействии СКИ ЭМИ поля снапряженностью выше 70 В/м, при наличии уязвимостей вэкранировании конструкции этих средств.
При таких уровнях могутнаблюдаться ухудшение показателей функционирования устройстввплоть до блокирования работы. Это объясняется тем, что СКИ ЭМИвызывает кондуктивные помехи в цепях устройств, которые могутбыть приняты за ложные биты, команды. При высоких уровняхнапряженностях воздействующего поля возможны необратимыеизменения в устройствах за счет поражения элементной базы (восновном полупроводниковые элементы). Было проведено многоэкспериментальныхисследованийвоздействияСКИЭМИнаразличные электронно-вычислительные машины, средства построениялокальных вычислительных систем и прочее. 48 Более подробно мы рассмотрим влияние СКИ ЭМИ наприемные тракты средств ШРД.Очевидно, что для ухудшенияпоказателей функционирования этих устройств может потребоватьсяболеенизкиенапряженностивоздействующегополя,ноприопределенных обстоятельствах.
Для определения таких обстоятельствнам необходимо проанализировать механизм такого воздействия. Какбыло отмечено в разделе 2.1 модулированный сигнал меняет своесостояние с определенной символьной скоростью, при чем, это можетпроисходить на нескольких несущих частотах. При воздействии СКИЭМИ за счет ширины спектра происходит влияние на приемный трактна рабочих частотах, они могут беспрепятственно пройти минуязаградительные фильтры, при этом может произойти так чтонекоторые символы полезного сигнала могут быть не приняты из-затакой заградительной помехи, а некоторые могут исказиться иприобрести ошибочное значение.Как правило современные телекоммуникационные средстваШРД при потере принимаемых пакетов информации из-за отсутствиячасти символов, ввиду наличия ОС [43] способны повторноотправлять и обрпбатывать поврежденные пакеты.
В некоторыхсистемах предусмотрено изменение модуляции сигнала на болеепомехоустойчивый, т.е. с более низкой символьной скоростью иприменением малопозиционной модуляции низшего уровня.Механизм влияния СКИ ЭМИ на BPSK сигнал выглядитследующим образом: импульс СКИ ЭМИ порождает в приемноммодуле сигнал, который может заблокировать прием полезногосигнала из-за сравнительно высокой амплитуды, либо при болеенизком уровне, на несущей частоте может сымитировать длядемодулятора смену фазы полезного сигнала. Графически этоизображено на рис. 2.5. 49 а)б)в)г)д)Рис.2.5 Механизм влияния СКИ ЭМИ на средство ШРДиспользующее BPSK модуляцию.
a – импульс СКИ ЭМИ, б полезныйсигнал, в- модулированный полезный сигнал, г – результирующийсигнал, д - сигнал на выходе демодулятора.Несложно сделать вывод, что при соизмеримой частотеследования импульсов СКИ ЭМИ с символьной скоростью нанесущей частоте таких ошибочно принятых фаз может быть больше.Другие модуляции типа PSK будут менее стойки к СКИ ЭМИ за счетбольшего количества состояний модулированного сигнала и50 дополнительного применения амплитудной модуляции, как например,в QAM-16.a)б)в)г)д)Рис.
2.6. Механизм влияния СКИ ЭМИ на средство ШРДиспользующее GMSK модуляцию. a – импульсы СКИ ЭМИ, б полезный сигнал, в - модулированный полезный сигнал, г –результирующий сигнал, д - сигнал на выходе демодулятора 51 Влияние СКИ ЭМИ на устройства принимающие сигналымодулированные FHSS, использующую технологию FSK (frequencyshift keying) частотное манипулирование так же может заблокироватьприем некоторых бит информации во время прохождения СКИ ЭМИза счет блокирования в приемном тракте высокой амплитудой, а привоздействии нескольких импульсов низко сравнительно низкойамплитудой в течении следования одного бита (одного частотногоимпульса) может вызвать ошибочную идентификацию, тем самымвызвав определение ложного сигнала в демодуляторе.
На рис. 2.6изображен механизм влияния нескольких, импульсов на средствоШРД принимающее сигнал с FSK модуляцией.Определено, что воздействие СКИ ЭМИ за счет генерируемой впространстве широкой полосы частот может заблокировать приемныетракты устройств при энергетических характеристиках на рабочихчастотах превышающих пороговые уровни приема полезного сигнала,либо при сравнительно низких уровнях вызвать имитацию ложныхсостояний сигнала при демодуляции.2.3 Разработка критерия эффективности воздействия СКИЭМИ на средства ШРДПрямым методом оценки эффективности воздействия являетсяоценкаэнергетическихзатратдлядостижениярезультатоввоздействия. Результатами воздействия ставиться снижение скоростипередачи информации, выражаемое в процентах по отношению кноминальной.являетсяСнижениепрямымскоростиследствиемпередаваемойколичестваинформациипотерянныхпакетовинформации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
