Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами (2002) (1151874), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Если взаимная корреляционная функция между псевдослучайными сигналами данного абонента и других абонентов достаточно мала, то при когерентном приеме в информационную полосу приемника абонента попадет лишь незначительная доля мощности сигналов остальных абонентов. Сигнал конкретного абонента будет принят верно. ° Многолучевая ингперференция. Если псевдослучайный сигнал, используемый для расширения спектра имеет идеальную автокорреляционную функцию, значения которой вне интервала ~ — то, +то1 равны нулю, и если принимаемый сигнал и копия этого сигнала в другом луче сдвинуты во времени на величину, большую 2то, то при сворачивании сигнала его копия может рассматриваться как мешающая интерференция, вносящая лишь малую долю мощности в информационную полосу. ° узкополосная помеха.
При когерентном приеме в приемнике осуществляется умножение принятого сигнала на копию псевдослучайного сигнала, используемого для расширения спектра в передатчике. Следовательно, в приемнике будет осуществляться операция расширения спектра узкополосной помехи, аналогичная той, которая выполнялась с информационным сигналом в передатчике. Следовательно, спектр узкополосной помехи в приемнике будет расширен в В раз, где  — коэффициент расширения, так что в информационную полосу частот попадет лишь малая доля мощности помехи, в В раз меньше исходной мощности помехи. 130 ° Вероятность перехвэгпв. Так как сигнал с прямым расшире:нием спектра занимает всю полосу <астот системы в течение всего времени передачи, то его излучаемая мощность, приходящаяся на 1 Гц полосы, будет иметь очень малые значения.
Следовательно, обнаружение такого сигнала являешься очень трудной задачей. Кроме перечисленных свойств, зти сигналы имею~ и другие .специфические свойства, одни из которых можно считать достоинствами (+), а другие — недостатками (-) :" (+) Генерирование необходимых псевдослучайных сигналов может быть обеспечено простыми устройствами (регистрами сдвига).
(+) Операция расширения спектра может быть реализована простым умножением или сложением цифровык сигналов по модулю два. (+) Генератор несущего колебания является простым, так как необходимо генерировать гармоническое несущее колебание только с одной частотой. .(+) Может быть реализован когерентный прием сигнала с прямым расширением спектра. ;,.' (+) Нет необходимости обеспечивать синхронизацию между абонентами системы.
(-) Выравнивание и поддержание синхронизации между генери1руемым в приемнике и содержащемся в принимаемом сигнале усевдослучайными кодами является трудной задачей. Синхронизация должна поддерживаться с точностью до малой доли длитель'ности элементарного символа. (-) Правильный прием информации обеспечивается только .н:.. при высокой точности временной синхронизации, когда ошибка составляет малую долю длительности элементарного символа, что ограничивает возможность уменьшения длительности этого ,символа и, следовательно, возможность расширения полосы лишь до 10...20 МГц. Таким образом, существует ограничение на увеличение коэффициента расширения спектра.
(-) Мощность сигнала, принимаемого от близких к БС абонентов, намного превышает мощность сигнала далеких абонентов. Следовательно «близкий» абонент постоянно создает очень мощную помеху «далекому» абоненту, часто делая прием его сигнала невозможным Эта проблема «близкий-дапекий» может быть решена применением системы управления мощностью, излучаемой АС; цель управления — обеспечить одинаковую среднюю мощность сигналов разных пользователей на входе приемника БС. Однако 131 обеспечение такого управления оказывается очень трудной задачей из-за задержек во времени в петле обратной связи, неточности оценивания уровней принимаемых сигналов, ошибок при передаче команд управления, снижения скорости передачи информации.
Расширение спектра скачками по частоте. При таком способе расширения спектра радиосигнала часто~а несущего колебания изменяется скачками во времени, принимая конечное число разных значений. Последовательность ее значений можно рассматривать как псевдослучайную последовательность, которая формируется в соответствии с некоторым кодом. Значение частоты постоянно на интервале времени длительностью то и изменяется скачком на следующем аналогичном интервале, принимая значения из некоторого множества lг.
Спектр соответствующего радиосигнала при этом оказывается достаточно широким, однако имеет совершенно иной вид по сравнению со спектром при прямом расширении. Можно полагать, что переключения осуществляются между частотными каналами, центральные частоты которых являются элементами множества гг, а занимаемые ими полосы частот содержат практически всю энергию сигнала с узкополосной частотной модуляцией. Каждую такую полосу частот называют мгновенной полосой, эти полосы не перекрываются и покрывают общую полосу частот сигнала со скачущей частотой.
Информация от одного источника передается при конкретной последовательности значений частоты несущего колебания, которая известна только тому приемнику, который должен принять зту информацию. На рис. З.ЗО для каждого интервала времени длительностью то заштрихованы полосы частот, занимаемые сигналами с расширенным спектром. Из этого рисунка следует, что для любого момента времени сигнал с прямым расширением спектра занимает всю полосу частот, в то время как сигнал с расширением скачками частоты занимает лишь незначительную часть полосы частот системы, положение которой изменяется скачками во времени.
Предполо>ким что оба сигнала излучаются с одинаковой мгновенной мощностью. Тогда на первом интервале времени длительностью тв эта мощность распределяется во всей полосе часто~ ЬРрс, а для сигнала с расширением скачками частоты — только в заметно более узкой первой полосе Ь Ев . Следовательно, для сигнала с прямым расширением значение спектральной плотности мощности в малой полосе будет значительно меньше значения спектральной плотности мощности в этой полосе для сигнала с прыгающей частотой 132 т, т, а) б) Рис.
3.30. Мгновенные спектры сигналов с расширением скачками частоты (а) и прямым расширением (б) Однако передатчик с прямым расширением спектра излучает мощность в первой полосе в течение всего времени передачи, в то время как в системе с расширением скачками по частоте данная полоса занимается на значительно меньшее время. Поэтому средние по времени значения излучаемой в этой полосе частот мощности для обеих систем будут одинаковы. Если в системе с расширением спектра скачками по частоте для каждого момента времени используется только одна узкая полоса частот шириной дЕо, то соответствующий способ модуляции называют одноканальным. Интервал тв называется длительностью или периодом скачков частоты. Для данного способа модуляции коэффициент расширения спектра ~(~рс ~ О (3.45) На рис.
3.3( изображена структурная схема передатчика, обеспечивающего формирование сигнала с расширенным спектром скачками частоты несущего колебания. Синтезатор частот управляется генератором псевдослучайного кода и обеспечивает быстрое переключение частоты несущего колебания. Если период скачков частоты то много меньше длительности информационного символа Тс, то скачки называют быстрыми В этом случае частота несущего колебания изменяется несколько раз в течение передачи одного символа, так что один бит передается на разных частотах. Если Тс «то, то скачки частоты называют медленными, несколько символов передаются на одной и той же частоте. )33 гя и(г) модулятор Рис.
3.31. Структурная схема передатчика при расширении спектра скачками частоты Полоса частот, занимаемая сигналом на одной частоте, зависит не только от ширины спектра информационного символа, но и от формы переключающего сигнала и изменения частоты при переходе с одной частоты на другую. Если период скачков намного больше длительности информационного символа (случай медленных скачков~, то мгновенная полоса фактически определяется шириной спектра информационного символа.
Если имеет место обратное соотношение Т, » то, так что частота скачков намного выше ширины спекгра последовательности информационных символов, то мгновенная ширина спектра на каждом значении частоты несущего колебания практически полностью определяется формой переключающего сигнала. Если фронты зтого импульсного сигнала очень крутые, то скорость изменения частоты от одного значения к другому велика и мгновенная полоса будет достаточно широкой, что приводит к ограничению числа возможных значений час~о~ы в полосе оР с всей системы. Если же мы обеспечим изменение частоты достаточно плавным, то мгновенная полоса на каждом значении частоты несущего колебания будет равна примерно Т„, где Т,„— период скачка. Один из возможных способов обеспечить плавное изменение частоты состоит в том, чтобы плавно уменьшать мощность излучаемого сигнала перед переключением частоты с последующим плавным увеличением мощности после переключения час готы Охаракгеризуем теперь некоторые свойства сигналов с расширенным спектром скачками по частоте с точки зрения их использования в системах с множественным доступом.
134 ° Множественный доступ. При быстрых скачках частоты один информационный символ передается на нескольких частотах. Если большая часть частот из множества // используется для передачи информации единственному абоненту, то принимаемая мощность полезного сигнала будет намного больше помех на этих частотах и соответствующих им временных интервалах и сигнал будет принят верно. При медленных скачках несколько информационных символов передаются на одной частоте. Если вероятность передачи в той же полосе сигналов другим абонентам достаточно мала, сигнал рассматриваемого абонента будет принят верно на большей части временных интервалов скачков частоты На интервалах, в которых передаются сигналы другим абонентам, можно использовать корректирующие коды, чтобы восстановить данные на этих интервалах времени. ° Многолучевая инп/ерференция.
При быстрых скачках частоты частота несущего колебания изменяется несколько раз за время передачи одного информационного символа. Эффекты многолучевости на разных частотах часто можно считать независимыми. Поэтому можно ожидать, что на одних частотах уровень принимаемого сигнала может возрастать, в то время как на других частотах могут оказаться глубокие замирания, и наоборот. В приемнике отклики на разных частотах усредняются, что обеспечивает уменьшение влияния многолучевых замираний.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
