Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 172
Текст из файла (страница 172)
Данное отношение НР называют коэффициентом расширения спектра (ргосеззшя яа1п) бк Если считать размерность сигнала с шириной полосы И' и длительностью Т приблизительно равной 2)УТ, коэффициент расширения спектра можно записать в следующем виде: В любом случае использования расширенного спектра (например, для подавления интерференции или достижения высокого временного разрешения) коэффициент расширения спектра — это параметр, описывающий преимущество системы расширенного спектра перед узкополосной системой.
В общем случае для модуляции сигнала в системе расширения спектра методом прямой последовательности используется схема ВЕК или ОРБК. Предположим, что двоичный символ состоит из 1000 элементарных кодовых сигналов ВР8К. В соответствии с уравнением (12.28) коэффициент расширения спектра в данном случае будет равен 1000. Для демонстрации того, что такая система расширенного спектра позволяет более устойчивую передачу (относительно узкополосной системы), рассмотрим следующий пример.
Представим, что в процессе детектирования решение относительно значения принятого символа принимается для каждого из 1000 элементарных сигналов. Разумеется, в действительности такое не происходит; 1000 элементарных сигналов собираются, и проверяется их корреляция с кодом, что порождает единое решение относительно значения бита. Но даже если принять такую схему, то бит будет детсктирован правильно, даже если 499 решений из 1000 будут неверными. 12.4. Системы со скачкообразной перестройкой частоты В данном разделе рассматривается могол скачкообразной нерсснгройки часаагны (бес)пенсу корр!пй — РН). Для модуляции в данной схеме обычно используется М-арная частотная манипуляция (М-агу Ггес!пенсу зЫй )сеуш8 — МРАК). При этой модуляции й= 1ой,М информационных бит используются для определения одной из М передаваемых частот.
Положение М-арного множества сигналов скачкообразно изменяется синтезатором частот на псевдослучайную величину, принадлежащую полосе И(„. На рис. 12.1! представлена блоксхема системы РН/МРАК наиболее распространенного типа. В обычной системе МРАК несущая с фиксированной наслилнай модулируется символом данных; в системе РН/МЕКК частота несущей является лсевдосвучайной.
В обоих случаях передастся один тон. Систему РН на рис, 12.11 можно рассматривать как двухэтапный процесс модуляции — модуляции информации и модуляции с перестройкой частоты — хотя он может быть реализован и как один этап, когда синтезатор частот производит тон передачи, основываясь на псевдослучайном коде и информационной последовательности. При каждом скачке генератор псевдослучайного сигнала передаст синтезатору частот частотное слово (последовательность из 1 элементарных сигналов), которое определяет одну из 2' позиций множества символов. Минимальное разнесение по частоте между последовательными скачками й!Г и шириной полосы перестройки частот И' определяет минимальное количество элементарных сигналов частотного слова. Рис.
12 П. Система со/МсХК 752 Глава 12. Методы расширенного спектра Для данного скачка ширина полосы, необходимая для передачи, будет такой же, как и в обычной схеме МР5К, что, как правило, иамиого мсиьшс И'„. В то же время при усреднении по миожсству скачков спектр РН/МРАК будет занимать всю полосу расширенного спектра. Метод расширемиого спектра позволяет для перестройки частоты использовать полосы шириной порядка несколько гигагерц, что намного превышает аналогичные показатели систем 1)Я [8[. Следовательно, коэффициеит расширсиия спектра сигнала систем РН будет значительно больше. Из-за использования в случае РН полос зиачительиой ширины сохранение фазовой когереитиости от скачка к скачку является нелегкой задачей. Поэтому обычно в таких системах применяется иекогереитиая демодуляция.
Рассмотрение когереитиых систем с скачкообразной перестройкой частоты представлеио в работе [9[. Как видно из рис. 12.11, присмиик повторяет все операции передатчика в обратиой последовательности. Полученный сигнал демодулируется путем наложения той же псевдослучайной тоиовой последовательности, что использовалась для перестройки частоты. После этого сигнал обрабатывается стандартным набором из М иекогереитиых детекторов эиергии с целью выбора иаиболее вероятного символа. Пример 12.1. Размер частотного слова Ширина полосы системы %„равна 400 МГц; минимальиое измеиеиие частоты Л/ш 100 Гц.
Определите минимальное число элементарных сигналов псевдаслучэйиого кода, иеобходимое для создания частотного слова. Решение 400 МГц Число тонов, содержащихся в Ие„, равно —" = =4х10 ф' 100 Гц Минимальное число элементарных сигналов = [ (ойз(4 х 10 )1[= 22, где ['х1 — наименьшее целое, не превышающее х.
12.4.1. Пример использования скачкообразной перестройки частоты Рассмотрим пример системы с перестройкой частоты, приведенный иа рис. 12.12. Входные данные состоят из двоичной последовательности, характеризуемой скоростью передачи данных и = 150 бит/с. Модуляция — 8-РБК. Таким образом, скорость передачи символов равна Я, = ке(!о8,8) = 50 символов/с (длительиость передачи одиого символа Т= 1)50ш 20 мс). Измеисиис частоты происходит после передачи отдельного символа, причем скачки сиихроиизироваиы во времени с границами символов.
Следовательно, скорость скачкообразной перестройки частоты равна 50 скачков/с. На рис. 12.12 прсдставлеи график зависимости ширины полосы частот (ось ордииат, И'„) от времени (ось абсцисс). Приведенные условные обозначения иллюстрируют присвоение восьмеричных символов ЕБК частотным тонам.
Следует отметить, что разиссеиие тонов, опредслсииое как 1/Т= 50 Гц, соответствует минимальному зиачеиию, которое необходимо для передачи ортогоиальиых сигналов для данной иекогерентной системы ЕБК (см. раздел 4.5.4). Типичная двоичная информационная последовательность представлена в верхией части рис. 12.12. При использовании модуляции 8-ЕБК символы формируются из трех бит. При обычной модуляции 8-РБК производится передача одиополосмого тонового сигнала, полученного в соответствии с представленной иа Рисунке 753 12.4.
Системы со скачкообразной перестройкой частоты схемой присвоения. Тоновый сигнал сдвинут по отношению к Гь фиксированному центру частотного диапазона данных. Единственным отличием метода РН/МРАК от МР5К является то, что Га не фиксирована. При передаче очередного символа Г, перескакивает на новую частоту, и вместе с ией перемещается вся структура диапазона данных. На рис. 12.12 первый символ последовательности данных, О 1 1, соответствует тоновому сигналу, который на 25 Гц выше по отношению к Уа На рисунке пунктирная линия соответствует Гм непрерывная — тоновому сигналу. Во время передачи второго символа уо переходит в новое положение, обозначенное пунктиром.
Второй символ, 1 1 О, задает тоновый сигнал на 125 Гц ниже по отношению к Г,. Подобным образом последний символ последовательности (О О 1) соответствует сигналу, смещенному вверх на 125 Гц по отношению к центру диапазона. Центр частотного диапазона в последнем случае смешается, однако относительное расположение тонов остается прежним. 12.4.2.
Устойчивость В повседневной жизни под услзойчиевстьзо (гоьоягпеяя) полразумевают силу и выносливость. В контексте систем связи значение этого слова практически ие отличается от обыденного. Уровень устойчивости определяет способность сигнала выдерживать искажения в канапе (шумы, намеренные помехи, замирание сигнала и т. п.). Вероятность получения сигнала, несколько копий которого передаются на разных частотах, выше, чем в случае единичного сигнала, равного по мощности сумме всех копий.
Чем выше разнесение сигнала (разиесениыс во времени множественные передачи иа разных частотах), тем выше его устойчивость к случайным помехам. Следующий пример позволит лучше понять смысл сказанного выше. Рассмотрим сообщение, состоящее из четырех символов: зн з„зз, за. Разнесение можно начать с )т'-кратного повторения сообщения. Пусть Ф равно 8. Тогда последовательность символов, называемых элеменлза)злыми сягналозии (с)з)ря), можно записать в следующем виде: Изымиыы Мзззззззязззззззззззззззззззззззззяазазазазазазаза Каждый из элементарных сигналов передастся иа отдельной частоте (центр диапазона данных сдвигается при передаче каждого символа).
Серия сигналов на частотах Г„Д, Га, ... более устойчива к помехам, чем сигнал без такого разнесения. Простым аналогом данного примера может быть сравнение выстрела дробью с выстрелом пулей. Вероятность того, что одна из множества дробинок попадет в цель, выше, чем для одной крупной пули. Глава ! 2. Методы расширенного спектра о о й 4 ~О ! о 3 НЪ + о О. ~О о О~ х» о х О з й к оо Оо в$ о о О 1О о $ ~4 й О с о л о Ф УО М $82 Е6с Е- 1 1О ОЪ Г СЧ + + о о 3 1 ~О Д + о о„о о о $ а мэ о3 Г о о й ру ~~ йл Зов 1 "с Ф 3 Е 4 Сц о.
о 6 о $ 3 6 3 12.4.3. Одновременное использование скачкообразной перестройки частоты и разнесениясигнала В примере, изображенном на рис. 12.13, каждый из элементарных сигнаяов передается четыре раза (Ф = 4), в остальном данный случай аналогичен представленному на рис. 12.12. Каждый из интервалов передачи символа (20 мс) разбит на четыре части, которые соответствуют количеству передаваемых элементарных сигналов. Последовательность данных остается такой же, как и для рис. 12.12, и характеризуется скоростью )т = 150 бит/с.
Прежним остается и трехбитовое разбиение с целью формирования 8-ричных символов. Каждый символ передается четырежды, причем для каждого сеанса передачи генератор псевдослучайного кода изменяет центральную частоту диапазона передачи. Следовательно, для данного случая время передачи элементарного сигнала Т, равно Т//ч = 20 мс/4 = 5 мс. Скорость перестройки частоты равна следуюшему: )УР— = 200 скачков/с. 1082 8 Условные обозначения Номер тона Тон Информационный символ Го+700 Гц 000 Гс+ 500 ГЦ 001 Гз+ Зоо ГЦ 010 1 2 Тон б тон 3 Типичная скорость В 150 бит/с Гв+ 100 ГЦ 011 га 1,-100Гц 100 Полоса изменен частоты гз — 300 Гц 1О! Гз — 5О0 Гц 110 Го-700 Гц 111 Время бмс/элементарный сигнал Интервал символа (20 мс) Рис. 12.1Д Пример адновременноео ислолззования скачкообразной перестройки частоты и разнесе- ния (/тг = 4) Глава 12. Методы расширенного спектра Следует отметить, что разнесение тонов должно изменяться таким образом, чтобы удовлетворялось требование ортогональности.
Поскольку длительность тонов РЯК в данном примере равна длительности передачи элементарного сигнала (Т, = Т/1У), минимальное расстояние между тонами 1/Т, = /У/Т= 200 Гц. Как и в предыдушем примере, на рис. 12.13 показано смешение центра диапазона передачи данных (и модулирующсй структуры) при передаче каждого из элементарных сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
