Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 158
Текст из файла (страница 158)
Распределение ресурса связи по каналам (11А) 3 В лг Кадр п (л ч 1)Т Кадр п+ 1 (л+ 2)т Рис. П.1й Ресурс свези: временно-неплотное роспредечение ло «аноеаи Длительность л-го кадра, Т, — это интервал (пТ, (и+ 1)Т). Как вещно из рис. 11.11, область сигнала является пересечением временного интервала (л, т) и частотного диапазона ()). Предположим, что система модуляции/кодирования выбрана таким образом, что полная полоса )у ресурса связи может поддерживать скорость передачи данных (( бит/с.
Для любого частотного диапазона, содержащего полосу ИУМ Гц, соответствующая скорость передачи данных будет составлять (оМ бит/с. Технология ГОМА позволяет использовать М диапазонов с шириной полосы ОМ полной ширины полосы На рис. 11.3 приводилось распределение ресурса связи по спектральным диапазонам, а на рис. 11.7 был приведен пример его распределения по временным интервалам. На рис. 11.11 представлен более общий способ управления ресурсом связи, позволяющий распределять частотные диапазоны на заранее определенный период времени.
Такую систему множественного доступа называют комбинированной ГОМА/ТОМА, Для назначения распределения частотных диапазонов рассмотрим случай равномерного пропорционального распределения полосы шириной И' между М группами (или классами) пользователей. Подобным образом частотный диапазон будем считать разбитым на полосы шириной ИЧМ Гц, которые будут постоянно доступны соответствующим группам.
Аналогично для назначения распределения временных интервалов ось времени разбивается на интервалы продолжительностью Т. В свою очередь, каждый из кадров разбивается на й( интервалов продолжительностью Т/)ч' каждый. Предположим, что активность пользователей синхронизирована во времени и распределенные интервалы периодично расположены в кадрах. Каждый пользователь может передавать данные, когда начинается его интервал времени, а также на протяжении данного интервала пользователь может использовать выделенную полосу частот. Временной интервал однозначно задается как т-й интервал кадра п. Обратившись к рис.
11.11, можно описать интервал (л, т) следующим образом: (т- 1)Т тТ временной интервал (п,т) = лТ ь <г<пТ+ —, ))( д( л = О, 1, ...; и = 1, 2, ..., )У. ресурса связи, а Т!)МА — полный диапазон частот для каждого из )т' интервалов вре- мени, при этом длительносп каждого интервала составит 11)Ч длительности кадра, 11.1.4. Сравнение производительности ГОМА и ТОМА 11.1.4.1. Скорость передачи данных ГОМА и ТОМА На рис. 1!.!2 представлены основные различия систем Г!)МА и Т!)МА для ресурса связи, поддерживаюшего скорость передачи данных )т бит/с.
На рис. 11.12, а полоса системы разделена на М ортогональных полос частот. Следовательно, все М источников 6(! <т ь М) могут одновременно производить передачу данных со скоростью м)М бит/с каждый. На рис. 11,!2, б показан кадр, разбитый на М ортогональных временных интервалов. Таким образом, каждый из М источников передает данные со скоростью )т бит/с, что в М раз больше скорости передачи от пользователя РОМА за время (1)М). В обоих случаях источник б передает информацию со средней скоростью ФМ бит/с. ет в)М Д~ к ~Р и э~ б) ТОМА а) ГОМА Пакеты в очереди Размер = Ь бит)пакет Рис.
11.12. Сравнительное представление технологий ГОМА/ТОМА: а) ГОМАт частота делитсв на М ортогональных частотных диапазонов; 6) ТОМА: ере- ма разделено на М ортогональныт временных интервалов (один пакет на ин- тервал времени) Пусть информация, передаваемая каждым источником на рис. 11.12, собирается в Ь-битовые группы или пакеты. В случае ГРМА Ь-битовые пакеты передаются за Т секунд по каждому из М непересекающихся каналов.
Таким образом, полная скорость передачи данных может быть представлена в следующем виде: Ь Ярр — — М вЂ” бит)с. Т (11.5) 687 П ри использовании ТОМА каждым источником за Т)М секунд передается Ь бит. Следовательно, требуемая скорость передачи данных равна ! 1.1. Распоепеление соснора связи ь )(го = — бит!с. Т)М (И.б) Поскольку уравнения (11.5) и (11.6) идентичны, можно сделать следующий вывод: МЬ йлр = йтр — )1 = бит/с- Т (11.7) Следовательно, обе системы требуют одинаковой скорости передачи данных— й бит/с. (11.8) Здесь и — среднее время ожидания пакета (до передачи), т — время передачи пакета. При ИРМА каждый пакет пересылается в течение Т секунд; передача пакета для тех- нологии ГРМА будет следующей: (11.9) При использовании ТРМА каждый пакет пересылается в течение временного интер- вала Т1М секунд.
С помощью уравнения (11.7) время передачи пакета можно выразить следующим образом: Т Ь что = м д (11.10) Поскольку каналы ГРМА доступны постоянно, а пакеты пересылаются непосредст- венно после создания, время ожидания и то составляет следующее: (11.11) На рис. 11.13 сравниваются потоки данных для схем ГРМА и ТРМА. Как показано на рис. 11.13, а, при использовании ТОМА временные интервалы пользователей начинаются в разных точках кадра протяженностью Т секунд.
Пакет 5, начинает отправляться по Гппап 11 тппотниниа и мноиоотпинный пооттп 1 1.1.4.2. Задержка сообщений в системах ЕОМА и ТОМА Исхоля из предыдуших разделов, можно сделать вывод, что, несмотря на некоторые различия, ГРМА и ТРМА не отличаются по производительности. Однако различие становится очевидным, если в качестве единицы измерения производительности используется средняя задерлска пакета.
Показано (1, 2), что ТРМА значительно превосходит ГРМА по данному параметру, в том смысле, что среднее время задержки пакета при использовании первой схемы меньше, чем при использовании последней. Как и ранее, предположим, что при ГОМА диапазон частот системы разбит на М ортогональных полос; при использовании ТРМА кадр разделен на М ортогональных временных интервалов. Для анализа времени задержки сообщения рассмотрим простейший случай детерминистических источников данных. Предположим, что ресурс связи используется на 100%. Тогда все частотные диапазоны при ГРМА и все временные интервалы при ТОМА будут заполнены пакетами данных. Для простоты будем считать, что отсутствуют дополнительные издержки, связанные с защитными полосами или интервалами.
В таком случае время задержки сообщения можно выразить следующим образом: прошествии (п2 — 1)тlм секунд (1<а!<и) после создания пакета. таким образом, для ТОМА среднее время ожидания пакета перед отправкой составит следующее: Т т г т (М-1)м т( — ( -Ц вЂ” = — = — = — )ъ)- — ~. (11.)г) и м и и г г и л=! и=о 51! 512 512-1 512 512 1 Источник 6! вп1 вп2 5п,к-1 5па ап!,и 1 Источник бл вм! 5мг 5мл-! 5мп вм,п ° ! Источник бм К-а «адр ТОМА Скорость МЬ передачи битов =— т алп — К-й пакет объемом Ь бит, переданныаисточником П и а) ТОМА Скорость передачи битов= — 5л, 5!г,...,5м,...
Т Скорость передачи битов = — вт 1, 5!пг,..., 5пи,... т Скорость передачи битов = — ам1, вмг,..., 5мп,... т Полная скорость МЬ передачи битов =— т 5па — К-» пакет объемом Ь бит, переданный источником би б) ЕОМА Рад И. 13. Раепредееелие аа каиаеагс а) ТВИА)Д) РРИА 11 1 Рлплллллллниллепноса салан 689 На рис. 11.14 представлена существенно упрощенная модель схемы С1)МА с перестройкой частоты, поскольку в приведенном примере из требований симметрии вытекает, что каждый сигнал изменяет частоту синхронно со всеми остальными сигналами. Однако в действительности этого не происходит.
Одним из преимушеств схемы СОМА в сравнении с ТОМА является то, что группы пользователей не нуждаются в синхронизации (синхронизироваться должны только передатчики и приемники каждой группы). Частота Полоса 3 Полоса 2 полоса з Время Интервал 3 Интервал ! Интервал 2 Рис. 11.14. Уплотнение с кодовым разделением На блок-схеме, представленной на рис. 11.15, показан процесс модуляции с использованием перестройки частоты. Во время каждого изменения частоты генератор псевдошумовой последовательности направляет кодовую последовательность на устройство скачкообразной перестройки частоты.
Данное устройство выдает одну из допустимых для скачка частоту. Допустим, что используется М-арная частотная манипуляция (л4-агу (геццепсу 3Мй йеу!пй — МГ5К). При обычной системе М5ГК данные модулируют несущую волну с фиксированной частотой. В случае МГ5К с перестройкой частоты (ГН-МГЭИК) частота несущей скачет по всему диапазону частот. ГН-модуляцию на рис,!1.15 можно рассматривать как процесс, состоящий из двух этапов: модуляции данных и модуляции перестройки частоты. Указанные действия могут быть совмещены — в этом случае модулятор на основе псевдошумового кода и собственно данных генерирует тон передачи.
Подробно системы с перестройкой частоты рассматриваются в разделе 12.4. Может возникнуть вопрос: если схемы ГРМА и ТОМА достаточно эффективны при распределении ресурса связи, какой смысл в использовании смешанного метода? Ответом могут служить уникальные преимущества СОМА. 1. Конфиденциальность. Если код группы пользователей известен лишь разрешенным членам этой группы, СРМА обеспечивает конфиденциальность связи, поскольку несанкционированные лица, не имеющие кода, не могут получить доступ к передаваемой информации. 2. Каналы с замираниями.
Если для определенной части используемого спектра ха- рактерно замирание, сигналы в данной части будут ослабленными. При исполь- 11 1 Расплел а * зоаанни схемы гЬМА пользователь данной части спектра. может нспьпывать постоянные затрудненна со связью. При схеме гН-СЬМА пользователь будет испытывать анвиимчные проблемы тсиько при изменении часпиы в соответствуюшую часть. спектра, Таким образом, возможные проблемы со связью равномерно распределяютса между всеми пюльзователлми, л сее«ьв(~) ~ аве«ор синюаевамези Рис П.«5.
Лрааггг лаф~вгавв «заем Рн-сВИА 3. Оэбэииэвиннлишьивйиемввю. В течение:времени между изменениями частоты полоса сипФла 1«лв«)тична полоса обычной схима МрВК„т.е. обычно равна минимальной ширина полбсы;. две«елочной длл передаю,еимвава мрбк. В то же время в течение нескояьхмх временных инмрмшов сисшмв совераиет скачки в диапазоне частот, ширина кпшргко гвниюго превышает ширищ~ полосы данных. Такое использование полосы назмвюпш расин«раннем спектра. Рщпшрение спектра и вытекающая из него сшгротишиамасть-швввяюнию пгирсбно;шикины в пиве И. 4' гвбкесгвь.
Наиболие важным преимушеспюм СЬМА, по сравнению с ТЬМА, авляепж отсутствие необхеднмости синхронизации одновременно переааюших устройств. разные переда«пг не влияют на ортегогпшьность процессов передачи с различными подами. Данное унюржление станет поиятнее при подробном описании в главе И автокоррелвпиенных и взаимно корреляционных свойств кодов, 11.1.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
