Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 235
Текст из файла (страница 235)
25.2(( Преимущества чередования при уееличеиии скорости ридиостиляии На рис. 15.21 также показано, что хотя с увеличением скорости мобильного устройства качество связи и ухудшается (увеличивается скорость замирания), польза от чередования при этом возрастает. На рис. 15.21 представлены результаты эксплуата- . ционных испытаний, проведенных на системе СРМА, удовлетворяющей стандарту 1псепщ 5рес1йсайоп 95 (15-95), в канале, состоящем из движущегося устройства и базовой станции (531 На рисунке показана зависимость отношения Еза(с, требуемого для поддержания частоты ошибок в кадрах (20 мс данных), равной 1%, от скорости передвижного устройства. Наилучшие характеристики (наименьшее требуемое Е«/л)с) достигаются при низких скоростях от 0 до 20 км/ч.
Это область низких скоростей, в которой методы регулирования мощности в системе могут наиболее эффективно компенсировать эффекты медленного замирания; при низких скоростях чередование не приносит какой-либо пользы„и на графике показано сильное ухудшение характеристик как функция скорости.
При скорости порядка 20-60 км/ч крутизна этого ухудшения уменьшается. Это область, в которой регулирование мощности в системе уже не позволяет полностью справиться с возрастанием скорости замирания, и в то же 1б.б. борьба с ух)«дшвннем характеристик, вызванным эффектамн замирания 1007 время использование чередования еше не приносит достаточной пользы. На скорости 60 км/ч достоверность передачи для такой системы достигает наихудшего значения.
Когда устройство движется более 60 км/ч, контроль мощности уже не позволяет каклибо бороться с замиранием, однако чередование обеспечивает неизменное улучшение характеристик при увеличении скорости. Задача устройства чередования, заключающаяся в преобразовании эффектов глубокого замирания (коррелирующие во времени события) в случайные события, упрощается с ростом скорости. Итак, достоверность передачи по каналу с замираниями обычно ухудшается с ростом скорости, поскольку возрастает доплеровское расширение или скорость замирания.
В то же время использование чередования, которое становится более эффективно при высоких скоростях, приводит к ослаблению эффектов ухудшения. Эта тенденция повышения достоверности передачи не может продолжаться бесконечно. В конечном счете производительность системы достигает уровня неустранимых ошибок, показанного на рис. 15.15. Следовательно, если бы измерения, показанные на рис.
15.21, проводились при скоростях, превышающих 200 км/ч, то на графике была бы точка, в которой кривая развернулась бы круго вверх, что соответствовало бы ухудшению рабочих характеристик, вызванному возрастанием доплеровского эффекта. б,б б шн 4,б 4 о З,б з 2 0 20 40 Во Во 100 120 140 160 180 200 Скорость (км/ч) Рис. 15.21. Типичная зависимость требуемоео ЕьФо от скорости двимсения. Используется релеевскнй канал с двумя независимыми путями распространения, частота передачи 850 МЛЬ частота появления ошибочных кадров 1% 15.6.
Краткий обзор ключевых параметров, характеризующих каналы с замираниями Подытожим условия, которым должна удовлетворять система„чтобы канал не вносил частотно-селективнопз искажения и искажения, вызванного быстрым замиранием. Объединив выражения (15.22), (15.32) и (15.33), получаем следующее: (15.45) Уо > )У>/л или (15.46) т <т,<т 1008 Глава 16. Каналы с замираниями Иными словами, желательно, чтобы полоса когерентности канала превышала скорость передачи сигналов, которая, в свою очередь, должна превышать скорость замирания в канале, Напомним, что если не бороться с искажениями, то Д устанавливает верхний предел, аД вЂ” нижний предел скорости передачи сигнала. 15.6.1. Искажения вследствие быстрого замирания: случай 1 Если условия (15.45) и (15.46) не выполняются, искажения будут происходить до тех пор, пока не будут приняты подходящие меры.
Рассмотрим быстрое замирание, при котором скорость передачи сигналов меньше скорости замирания в канале. ~ >и«Л (15.47) Борьба с искажениями заключается в использовании одного или нескольких перечис- ленных ниже методов (см. рис. 15.18). ° Выбирается метод модуляции/демодуляции, наиболее устойчивый в условиях быстрого замирания. Это значит, например, что необходимо избегать схем, которые требуют контуров ФАПЧ для восстановления несущей, поскольку быстрое замирание может не позволить контурам ФАПЧ достичь синхронизации.
а Вводится достаточная избыточность, чтобы скорость передачи символов превышала скорость замирания в канале, но в то же время не превышала ширины полосы когерентности. Тогда канал можно классифицировать как проявляющий амплитудное замирание. Однако, как было показано в разделе 15.3.3, даже каналы с амплитудным замиранием будут испытывать частотно-селективное замирание всегда, когда передаточная функция проявляет спектральный нуль вблизи центра полосы сигнала. Поскольку зто происходит только иногда, бороться с искажением можно путем выбора адекватного кода коррекции ошибок и использования чередования.
° Описанные выше два способа борьбы с искажением могут привести к тому, что демодулятор будет работать возле релеевского предела 119) (см. рис. 15.17). В то же время график зависимости вероятности ошибки от Е~К, может спрямляться (как это показано на рис. 15.15) вследствие частотно-модулированного шума, который является результатом случайного доплеровского расширения. Использование внутриполосного контрольного тона и контура стабилизации частоты может снизить уровень, при котором характеристика спрямляется.
° Чтобы избежать аффекта дна ошибки вследствие случайного доплеровского расширения, скорость передачи сигналов должна увеличиться до величины, превышающей скорость замирания приблизительно в 100-200 раз 127). Это один из мотивов разработки мобильных систем связи, работающих в режиме множественного доступа с временным разделением (гппе-б(т(з(оп щп)г(р1е ассеи — ТОМА).
° Применяется кодирование с коррекцией ошибок и чередование для дополнительного улучшения рабочих характеристик системы. 15.6. Краткий обзоо кпючевых паоам~тпгиа хаох ~и 15.6.2. Искажения вследствие частотно-селективного замирания: случай 2 Рассмотрим частотно-селективное замирание, при котором ширина полосы когерентности меньше скорости передачи символов, в то время как скорость передачи символов больше доплеровского расширения. (15.48) А< )У>Ь Поскольку скорость передачи символов превышает скорость замирания в канапе, искажения вследствие быстрого замирания отсутствуют.
В то же время необходимо ослабить частотно-селективные эффекты. Борьба с искажениями заключается в использовании одного или нескольких перечисленных ниже методов (см. рис. 15.18), ° Адаптивное выравнивание, расширение спектра (методом прямой последовательности нли скачкообразной перестройки частоты), ОР(ЭМ, контрольный сигнал. В европейской системе ОБМ в каждый временной интервал передачи выводится некоторая контрольная последовательность, помогающая приемнику определить импульсную характеристику канала. Для ослабления частотно-селективных искажений применяется эквалайзер Витерби (рассматривается ниже).
° Когда воздействие искажений ослаблено, для приближения к характеристикам канала А%ОХ можно использовать методы частотного разнесения (а также кодирование с коррекцией ошибок и чередование). Для передачи спектра, расширенного методом прямой последовательности (г(!гесг-веоиепсе артеага-зресгпип— ОБ/88), разнесение может реализоваться посредством использования КАКЕ- приемника (рассматривается ниже), выполняющего когерентное объединение многолучевых компонентов, которые в противном случае были бы утеряны. 1б.б.З. Искажения вследствие быстрого и частотно-селективного замирания: случай 3 Пусть ширина полосы когерентности канала меньше скорости передачи сигналов, которая, в свою очередь, меньше скорости замирания. Это условие математически выражается следующим образом: Ха< !у<а (15.49) или Хо <Ь.
(15.50) Очевидно, что канал проявляет как быстрое, так и частотно-селективное замирание. Напомним из уравнений (15.45) и (15.46), что Д устанавливает верхний предел, а Д— нижний предел скорости передачи сигналов. Таким образом, условие (!5.50) представляет собой сложную проектную задачу, поскольку, если не обеспечено подавление искажений, максимально допустимая скорость передачи сигнала будет, собственно говоря, меньше минимально допустимой скорости передачи сигналов.
Борьба с искажением в этом случае выполняется подобно тому, как это рекомендовалось в случае 1. ° Выбирается метод модуляции/демодуляции, наиболее устойчивый в условиях быстрого замирания. ° Для увеличения скорости передачи символов используется избыточность передачи. ° Вводятся какие-либо типы подавления искажений, вызванных частотноселективным замиранием, подобно описанным в случае 2. глава гб каналыоэамиоаниями зото ° Когда воздействие искажений было подавлено, вводится какой-либо тип разнесения (а также кодирование с коррекцией ошибок и чередование) с целью приближения к характеристикам канала А%ОХ.
Пример 15.3. Эквалайзеры и устройства чередования в мобильной связи Рассмотрим сотовый телефон, который размещен на объекте, двизсущемся со скоростью 60 миль в час (96 кмуч). Несущая частота равна 900 МГц. С помощью тестового профиля эквалайзера ОБМ, показанного на рис. !5.22, определите следующее: а) среднеквааратический раЗбрОС ЗадЕржЕК 06 б) МаКСИМааЬНО дОПуСтИМуЮ ШИрИНу ПОЛОСЫ СИГНаЛа % УТо Прн КО- торой ие требуется эквалайзер; в) считая, что разброс задержек в канале равен найденному в п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
