Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 179
Текст из файла (страница 179)
Рассмотрим приемник, настроенный на получение сообщений от группы пользователей 1. Предположим, что полученный сигнал и код 8,(г), сгенерированный приемником, полностью синхронизированы между собой. Первым шагом приемника будет умножение полученного сигнала в форме (12.57) на 8,(г). В результате будет получена функция у 2(г)з3(с) и набор побочных сигналов. (12.58) К~Яде(г)зз(<) + 8~(г)8з(г)зз(г) + " + 81 Ядие~(г). Подобно уравнению (12.14), если кодовые функции (8,(с)) взаимно ортогональны, полученный сигнал может быть идеально извлечен при отсутствии шумов, поскольку т т 8~(г)с() =1. Побочные сигналы легко отсеиваются системой, так как ~8(г)8 (г)де=О о о при вы?. На практике кодовые функции не всегда идеально ортогональны между собой.
Следовательно, взаимная корреляция кодов приводит к ухудшению качества связи и ограничивает максимальное число одновременно работающих пользователей. Рассмотрим частотное представление приемника Р5/СПМА На рис. 12.54, а представлен широкополосный входной сигнал приемника, включающий в себя сигналы пользователей и побочные (нежелательные) сигналы.
Каждый сигнал расширен от! 12.?. Использование систем связи овсшиоенного спектов в коммеоческих целях ?83 дельным кодом со скоростью передачи данных йш и характеризуется функцией спектральной плотности мощности вида я)вст()И,ь). На графике также представлен полученный приемником тепловой шум„который равномерно распределен по всему диапазону. Суммарный сипчал, описанный выражением (12.58), поступает на вход коррелятора приемника, управляемого синхронизированной копией 8,(г).
На рис. 12.34, б представлен спектр, полученный после корреляции (сужения) с кодом 8,(г). В дальнейшем пользовательский сигнал, расположенный в информационной полосе частот (центрированной на промежуточной частоте), обрабатывается обычным демодулятором. который должен иметь ширину полосы, достаточную для передачи расшифрованного сигнала. Побочные сигналы (см. уравнение (!2.58)) не проходят процесс сужения спектра. Поэтому интерферировать с желаемым сигналом будут только сигналы, расположенные в его информационной полосе частот. Суженный желательный сигнал й сигнал латольный ап анной отот внь теплов бг в) б) Рис. 7234.,Детектирование сигнала расширенного слектраг а) спектр на входе приемника; б) спектр после корреляции с точным и синхронизированным псевдослучайным кодом В работе [17) приводится превосходный анализ систем связи Р8/88МА с учетом корреляционных свойств кодовых последовательностей.
В работах [18-20[ анализируется производительность систем множественного доступа РБ и ГН при наличии интерференции. 12.7.2. Каналы с многолучевым распространением Рассмотрим систему связи РЯ с двоичной фазовой манипуляцией при использовании канала, имеюшего более одного маршрута распространения сигнала от передатчика к приемнику. Данный эффект может быть вызван отражением сигнала, преломлением его атмосферой либо отражением от зданий или других объектов. В итоге многолучевое распространение может вызывать флуктуации мощности сигнала на входе приемника.
Маршрут прохожления сигнала может включать несколько дискретных траекторий, имеющих различные характеристики поглошения и времени задержки. На рис. 12.35 приводится пример двулучевого канала связи. Время задержки прямого сигнала по отношению к отклоненному равно т. Подобное расхождение во времени может приводить к появлению "фантомных изображении" на экране телевизора, а в особо неблагоприятнык случаях и к полной потере синхронизации изображения.
7В4 Глава 12. Методы расширенного спектра Множвогввнныо луги р вопр остро нения Выход инФормации поре Модуяяц в(г) = гарн(с д(г) З соз ыог Рис. !235. Работа системы связи ВРБ)(, использующей метод прямой последо- вательности, нри многолупевом распространении сигнала В случае системы связи расширенного спектра, в которой использован метод прямой последовательности, предположим, что приемник синхронизирован по времени задержки и фазе неотклоненного сигнала. Тогда полученный сигнал может быть выражен следующим образом: г(г) = Ах(г)г(г)соз оззг+ аАх(г — т)а(г - т)соз (оззг + В) + л(г). (12.59) Здесь х(г) — информационный сигнал, ()(г) — кодовый сигнал, п(г) — гауссов процесс шума с нулевым средним, т — разница во времени задержки для двух траекторий прохождения (В < т< Т),  — случайная фаза, равномерно распределенная в промежутке (О, 2я), а — потери мощности многолучевого сигнала относительно прямого распространения.
Для приемника, синхронизированного с прямым сигналом, выход коррелятора может быть представлен следующим образом: г(г =Т) = ~~Ах(г)д'(г)созоу+ о +аАх(г -т)я(г)у(г-т)соз(аг+ В)+ н(г)д(г))2созоуг(г (12.бО) где яз(г) = 1. Для г > т,„я(г)я(г — т) = О (для кодов с большими периодами), где т„— длительность элементарного сигнала. Следовательно, если значение Тг меньше разницы во времени задержки между сигналами с разной траекторией распространения, можно записать следующее: г (г = Т) = ~(2Ах(г) созз со„г+ 2н(г)я(г)сова)о)Х = Ах(Т) + по(Т) (12б)) о где п,(Т) — случайная гауссова переменная с нулевым средним.
Таким образом, система связи с расширенным спектром (подобно системе С)лМА) эффективно устраняет интерференцию, вызванную многолучевым распространением сигнала, с помощью приемника, скореллированного по коду. Улучшить производительность системы связи при наличии многолучевого распространения сигнала можно и с помощью скачкообразной перестройки частоты. Быстрое изменение частоты позволяет приемникам избежать потерь мощности сигнала из-за многолучевого распространения. Поскольку рабочая частота приемника изменяется до того, как отклоненный сигнал поступает на вход, интерференция между двумя версиями сигнала невозможна.
12.7. Использование систем связи овсшиоенного опектоа в коммерческих целях 785 12.7.3. Стандартизация систем связи расширенного спектра Таблица 12.1. Требования к использованию систем связи расширенного спектра в соответствии с правилами Рвгт-16 Полоса 1БМ Полива ширина Макеимальлая полосы ширила пОЯОсы иа канал (РН)* Млявмальлое количество скачков частоты ла канал Милимальлм ширяла волосы ла канал (136)* 902-928 МГц 26 МГц 500 кГц 25-50"* 2,4000-2,4835 ГГц 83,5 МГц ! МГц 75 5,7250-5,8500 ГГц !25 МГц ! Мгц 75 500 кГц 500 кГц 500 кГц "Максимальная ширина полосы на канал для систем со скачкообразной перестройкой частоты равна 20 дБ. Минимальная ширина полосы на канал длл системы, использующей метод прямой последовательности, равна б ЛБ.
'"Каналам РН е шириной полосы менее 250 кГц требуется, по крайней мере, 50 скачков часто- ты на канал; каналам е шириной полосы более 250 кГц — как минимум, 25 частот. 766 Глава 12. Методы оасшиоенного спектоа В соответствии с требованиями Федеральной комиссии связи США (Рег!ега1 Соштпп!сагюпз Соппп!Лз!оп — РСС), эксплуатация радиоустановок без приобретения лицензии допускается только для маломошного оборудования (мощностью ниже 1 мВт), за исключением некоторых частот ограниченного использования. В 1985 году сотрудник ЕСС, доктор Майкл Маркус (М!с)зае! Магсцз), предложил разрешить применение систем радиосвязи расширенного спектра большей мощности (до 1 Вт) на частотах ЮМ (1пбпзгпа!, Яс!епййс апд Мебйса1 — радиочастотные диапазоны для промышленного, научного и медицинского применения). Допустимые уровни электромагнитного излучения лля устройств, не требующих лицензирования, определяются в томе 47, части 15 Свода федеральных постановлений США (Соде оГ Резега! Кейп!айопз — СРК).
Для простоты их называют правилами "Рап-!5". Требования относительно систем расширенного спектра содержатся в разделе 15.247. Частоты 1БМ могут использоваться по прямому назначению (например, оборудованием для диатермии) или же для правительственных нужд в экстренных случаях (к примеру, системами обнаружения). В обоих случаях используемое оборудование является источником мощных электромагнитных полей, которые могут ингерферировать с обычными каналами связи. Частоты !БМ чрезвычайно *'зашумлены".
Нелицензированное устройство радиосвязи может вызвать нежелательные эффекты для пользователя, имеюшего лицензию. Необходимым требованием для указанных устройств является устойчивость к интерференции. В то же время создание помех для других пользователей запрещено. В соответствии с правилами Рап-15 среднее время использования частот для систем РН не должно превышать 0,4 с (скорость перестройки частоты должна быть не ниже 2,5 скачков/с). Для систем, использующих метод прямой последовательности, минимальное значение коэффициента расширения спектра сигнала должно составлять 1О дБ. Для смешанных систем связи, использующих одновременно метод прямой последовательности и метод перестройки частоты, это значение составляет 17 дБ. Для систем связи, которые не подлежат лицензированию, были вьшелены три спектральные области !БМ. Некоторые параметры, связанные с использованием данных областей, приводятся в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
