Прокис Дж. Цифровая связь (2000) (1151856), страница 154
Текст из файла (страница 154)
Такая система изображена на рис. 15. 1. 1. Рис. 15.1.1. Система с миоажствеиным доступом Общий канал может быть средой в космической системе связи, или кабелем, к которому присоединен ряд терминалов, которые имеют доступ к центральному компьютеру, или некоторая полоса частот в радиоспектре, которая используется многими пользователями для связи с радиоприемником. Для примера, в мобильной сотовой системе связи пользователями являются мобильные передатчики в некоторой частной соте системы, а приемник находится на базовой станции частной соты.
Второй тип системы связи со многими пользователями является сеть вещания, в которой отдельный передатчик передает информацию многим приемникам, как показано на рис.15.1.2. Различные виды вещательных систем включают общий радиоканал и системы телевизионного вещания, как и в космических системах. 726 Наземные ссзнцнн Рис. 15.1.2. Сеть вещания Множественный доступ и сети вещания образуют, вероятно, наиболее общую систему связи со многими пользователями. Третий тип системы со многими пользователями — зто сети накопления-передачи, как показано на рис.15.1.3.
Четвертым типом являются двусторонние (дуплексные) системы связи, показанные на рис.15.1.4. Рис. ! 5.1.3. Сеть сбора и передачи информации со спупиековыми ретрансляторами Рис. 15.1.4. Двусторонний канал связи В зтой главе мы сконцентрируем внимание на методы множественного доступа для связи со многими пользователями. В общем, имеется несколько различных путей, 727 посредством которых многие пользователи могут посылать информацию через канал связи на приемник.
Один простой метод сводится к разделению доступной полосы частот канала на определенное число У неперекрываемых частотных подканалов, как показано на рис.15.1. 5, и назначению подканала каждому пользователю по его требованию. Этот метод в общем называется множественный доступ с частотным разделением [МДЧР-РОМА1, и он обычно используется в непроводных каналах, чтобы разместить многих пользователей передачи речи и данных. Частота Рис.
15.1,5. Разбиение иаиаля иа исперекрмяающиеся частотные волосы Другой метод для создания многих подканалов для множественного доступа сводится к делению длительности Т, называемой рамочной (каркасной) длительностью, на, скажем, Ф неперекрывающихся интервалов, каждый длительностью Т1М. Каждому пользователю, который желает передать информацию, выделяется частный временной интервал внутри каждого каркаса.
Этот метод множественного доступа назван множественным доступом с временным разделением 1МДВР-ТОМА1 и он часто используется при передаче данных и речи. Мы видим, что в РОМА 'и ТОМА каналы принципиально подразделяются на независимые подканалы, выделяемые отдельным пользователям. В этом смысле методы синтеза систем связи, которые мы описали для единственного пользователя системы, непосредственно применимы и не возникают новые проблемы в обстановке множественного доступа, исключая дополнительной задачи закрепления пользователей к возможным каналам.
Интересная проблема возникает, когда данные пользователей, поступая в сеть, образуют по своей природе вспышки. Другими словами, информация, переданная от одного пользователя, отделяется периодами, когда передачи информации от этого пользователя нет, причем периоды молчания могут быть дольше периода передачи. Так обычно обстоят дела с пользователями различных терминалов компьютерной сети связи, которая содержит центральный компьютер. В определенной степени это также имеет место в мобильных сотовых системах связи, передающих оцифрованный голос, поскольку для сигналов речи типично наличие длинных пауз. В обстановке, когда передача от различных пользователей образует вспышки, низкоскоростной цикл РОМА и ТОМА может быть неэффективным, поскольку определенный процент предоставляемых частотных и временных интервалов не переносят информацию.
В конечном счете, неэффективный синтез систем множественного доступа ограничивает число одновременных пользователей для канала. Альтернативой РОМА и ТОМА заключается в том, чтобы позволить больше чем одному пользователю владеть совместно каналом или подканалом путем использования прямых последовательностей (ПП) широкополосных сигналов. В этом методе каждому пользователю присваивается уникальная кодовая последовательность или адреснан последовательность 1последовательность подписи), которая позволяет пользователю рассеять информационный сигнал по выделенной полосе частот. Сигналы различных 728 пользователей разделяются на приеме посредством взаимной корреляции принимаемого сигнала с адресной последовательностью каждого из пользователей.
Синтезируя эти кодовые последовательности с относительно малыми взаимными корреляциями, можно минимизировать переходную помеху, возникающую при демодуляции сигналов, принимаемых от множества передатчиков. Этот метод множественного доступа назван множественным доступом с кодовым разделением 1МДКР— СОМА1. В СОМА пользователи поступают в канал случайным образом.
Следовательно, передаваемые сигналы от многих пользователей полностью перекрываются во времени и частоте. Демодуляция и разделение этих сигналов на приеме облегчается тем фактом, что каждый сигнал рассеян по частоте посредством псевдослучайной кодовой последовательности. СОМА называют множественным доступом с рассеянным спектром 1МДРС-ББМА1. Альтернатива СОМА — случайный доступ без рассеяния сигнала по спектру. В этом случае, когда два пользователя пытаются использовать общий канал одновременно, их передачи сталкиваются и интерферируют друг с другом. Если это случается, информация теряется и должна быть снова передана.
Чтобы обсудить возникающие ситуации, следует устанавливать протоколы для повторных передач (ретрансляции) сообщений, которые сталкиваются. Протокол для расписания прохождения сталкивающихся сообщений описывается ниже. 15.2. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ МЕТОДОВ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА Интересно сравнить ГОМА, ТОМА и СОМА по информационной скорости, которую каждый из методов множественного доступа достигает в идеальном канале с полосой частот И' и АБГШ. Сравним пропускную способность К пользователей, где каждый пользователь имеет среднюю мощность Р, = Р для всех 1<1<К. Напомним, что в идеальном частотно-ограниченном канале с полосой % и АБГШ пропускная способность одного пользователя равна (15.2.1) С' = И'1оя, 1+ Ил, 0 где ~~Л~„— спектральная плотность аддитивного шума.
В ГОМА каждый пользователь локализован в полосе И/К Следовательно, пропускная способность каждого пользователя равна (15.2.2) а суммарная пропускная способность для К пользователей равна КС,=И1ои, 1+~~~ (15.2.3) 0/ Следовательно, суммарная пропускная способность эквивалентна пропускной способности одного пользователя со средней мощностью Р„= КР . Интересно отметить, что при фиксированной полосе И' суммарная пропускная способность становится неограниченной, если число пользователей линейно возрастает с К. С другой стороны, когда К возрастает, каждый пользователь занимает меньшую полосу (И'/К) и, как следствие, пропускная способность на пользователя уменьшается.
Рис.15.2.1 иллюстрирует пропускную способность С'. на пользователя, нормированную 729 полосой канала И', как функцию от ~ /1т', с параметром К. Это выражение определяется так ф = ~-1оБ, 1+ Кф ~~ (15.2.4) 12 20 25 10 15 "ь"'о1дБ) Более компактная форма (15.2.4) получается путем определения нормированной суммарной пропускной способности С„= КСь'/И', которая определяет суммарную битовую скорость всех Х пользователей на единицу полосы частот.
Таким образом, (15.2.4) можно выразить так (15.2.5) илн, эквивалентно 2с„ (15.2.б) У, С„ Зависимость С„ от Фь !Ф, показана на рис.15.2.2. Мы видим, что С, растет с ростом оь / Ф„если оно больше минимального значения 1п 2. ' Предполагается, что Сьф = Р (прп). 730 нЬ о м 6 3 ~а. 4 Рис. 15.2.1. Нормированная пропускная способность как функция от вью~ для РОа4А 11 ю о~ бо 8 „''1 6 ю о в я а 8 5 о 8 2 я о 0 5 ю 15 го аь®,1ЯБ1 Рис. 15.2.2. Суммарная нормированная пропускная способность как функлия от аь!Л10 Лля НИ~1А 1'15.2.7) что равно пропускной способности ТРМА системы.
Однако с практической точки зрения мы должны подчеркнуть, что в ТОМА передатчики не всегда могут поддерживать мощность передачи КР, если К очень велико. Следовательно имеется практический предел, выше которого мощность передатчика нельзя увеличить с ростом К. В СОМА системе каждый пользователь передает псевдослучайный сигнал с полосой И' и средней мощностью Р. Пропускная способность системы зависит от уровня сотрудничества между К пользователями. В экстремальном случае имеем СРМА без сотрудничества, когда приемник для каждого сигнала пользователя не знает рассеянный сигнал других пользователей или выбирается с игнорированием этого знания в процессе демодуляции. Тогда сигналы других пользователей проявляются как интерференция на приеме у каждого пользователя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
