Ратынский М.В. Основы сотовой связи (1998) (1151876), страница 27

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 27)

Описанный принцип построения модулятора МЯК поясняется блок-схемой рис. 2.50 (пока без учета первого блока — гауссавского фильтра б). Подчеркнем, что эта схема также служит лишь для иллюстрации принципа работы модулятора. Сочетание рис. 2.49 и 2.50 вместе с сопутствующими им комментариями являются и обещанным ранее пояснением, почему метод МЯК можно интерпретировать как метод ООРЯК с синусоидальными модулирующими импульсами. Из приведенных выше аналитических выражений непосредственно следует, что начальная фаза э„модулированного сигнала в методе МЯК описывается линейно-ломаной кривой (график б на рис.2.49), т.е.

зависимость п„(Г) является непрерывной, но не гладкой. Добавление гауссовского фильтра, т.е, фильтра низких частот с амплитудно-частотной характеристикой в форме гауссовской кривой (блок 6 на рис 2.50), приводит к сглаживанию кривой э,(() в тачках излома. Ширина полосы В фильтра по уровню 3 дБ выбирается равной В = О,ЗГ, т.е. произведение ВТ=ОЗ где Т и гт, как и ранее, — соответственно период и частота битовой модулирующей последовательности. Глава 2 224 (яТт2() соз ос( одуливанный игнал в(Ц Входная битовая последовательность а Рис.

2.50. Блок-схема модулятора ВМЗК Поскольку в стандарте СВМ Р = 270,833 кГц, полоса гауссовского фильтра равна В = 81,3 кГц. Введение гауссовского фильтра приводит к сужению главного лепестка и снижению боковых лепестков спектра на выходе модулятора, чем обеспечивается допустимый уровень помех по смежным частотным каналам. В заключение раздела отметим, что методы модуляции а/4 ООРЯК и ВМЯК оказываются сопоставимыми по частоте битовой ошибки (ВЕН) (161), хотя первый из них обеспечивает несколько более высокую эффективность использования полосы частот в расчете на 1 бит передаваемой информации (последняя строка в табл. 2.10).

Упомянем также, что метод модуляции а/4 ООРЗК используется в японском цифровом стандарте сотовой связи РОС, а метод 6МЯК вЂ” в стандарте ОЕСТ беспроводного телефона, но при ВТ= О,б. 127 Приипипы построения и технические проблемы 2.4.5. Борьба с влиянием многолучевого распространения 2.4.5.1. Многолучевое распространение и его проявления (у(ы уже отмечали ранее (равд.

2.4.1), что иьпользуемые в сотовой связи дециметровые радиоволны слабо огибают препятствия, т.е. распространяются в основном по прямой, но испытывают многочисленные отражения от окружающих объектов и подстилающей поверхности. Одним из следствий такого много- лучевого распространения является более быстрое, чем в свободном пространстве, убывание интенсивности принимаемого сигнала с расстоянием. Другое следствие — замирания и искажения результирующего сигнала.

Именно эти эффекты мы и рассмотрим несколько подробнее. Картина многолучевого распространения схематически иллюстрируется рис. 2.51. Фактически область существенных отражений ограничивается обычно сравнительно небольшим участком в окрестности подвижной станции — порядка нескольких сотен длин волн, т.е. порядка нескольких десятков или сотен метров. При движении подвижной станции эта область перемещается вместе с ней таким образом, что подвижная станция все время остается вблизи центра области. При сложении нескольких сигналов, прошедших по разным путям и имеющих в точке приема в общем случае различные фазы, результирующий сигнал может быть как несколько выше среднего уровня, так и заметна ниже, причем провалы, или замирания сигнала, образующиеся при взаимной компенсации сигналов вследствие неблагоприятного сочетания их фаз и амплитуд, могут быть достаточно глубокими.

Искажения результирующего сигнала, или межсимвольная интерференция, имеет место в том случае, когда более или менее синфазные составляющие сигналы с соизмеримыми амплитудами настолько отличаются по разности хода, что символы одного сигнала «налезают» на соседние символы другого, Колебания уровня (замирания1 принимаемого сигнала практически всегда имеют две составляющие — быструю и медленную. Быстрые замирания, являющиеся прямым следствием много- лучевого распространения, описываются релеевским законом распределения, и потому их иногда называют релеевскими замираниями. Диапазон изменений уровня сигнала при быстрых замираниях может достигать 40 дБ, из которых примерно 10 дБ — превышение над средним уровнем и 30 дБ — провалы ниже среднего уровня, причем более глубокие провалы встречаются реже, чем менее глубокие. При неподвижном абонентском аппарате интенсивность принимаемого сигнала, естественно, не меняется.

При перемещении подвижной станции периодичность флуктуаций в пространстве составляет около полуволны, т.е, порядка 10...15 см в линейной мере. Период флуктуаций во времени зависит от ско- 128 Глава 2 Рис. 2.51. Схема многолучевого распространения в условиях плотной городской застройки рости перемещения подвижной станции; например, при скорости 50 км/ч период флуктуаций составляет около 10 мс, а при 100 км/ч — около 5 мс. Частота замираний глубиной 30...10 дБ при скорости порядка 50 км/ч составляет 5...50 провалов в секунду соответственно, а средняя длительность замираний ниже уровня 30...10 дБ при той же скорости — порядка 0,2...2 мс [133, 1401. Медленные замирания обусловлены изменением условий затенения при перемещении подвижной станции и подчиняются логарифмически нормальному закону распределения.

Интенсивность медленных флуктуаций не превышает 5...10 дБ, а их периодичность соответствует перемещению подвижной станции на десятки метров. Фактически медленные замирания представляют собой изменение среднего уровня сигнала при перемещении подвижной станции, на которые накладываются быстрые замирания вследствие многолучевого распространения. Основную неприятность при сотовой связи составляют быстрые замирания, поскольку они бывают достаточно глубокими, и при этом отношение сигнал/шум падает настолько сильно, что полезная информация может существенно искажаться шумами, , оть до полной ее потери.

Для борьбы с быстрыми замираниями используются два основных метода: 129 Приннипы паетраенни и технические праблены разнесенный прием, т.е, одновременное использование двух или более приемных антенн; работа с расширением спектра — использование скачков по частоте, а также метода СОМА, Межсимвольная интерференция, как мы уже упоминали выше, может иметь место при значительных разностях хода между различными лучами в условиях многолучевого распространения.

Практически разности хода в городских условиях могут достигать единиц микросекунд. В методе СОМА, при использовании широкополосных сигналов и рейк-приемников, наиболее сильные сигналы выравниваются по задержке и после этого складываются, так что проблема межсимвольной интерференции в значительной мере снимается. В относительно узкополосных системах сотовой связи, использующих метод ТОМА, для борьбы с межсимвольными искажениями применяются эквалайзеры — адаптивные фильтры, устанавливаемые в приемном тракте цифровой обработки сигналов, которые позволяют в некоторой степени компенсировать межсимвольные искажения.

Наконец, для борьбы с последствиями много- лучевого распространения, а именно для устранения ошибок, обусловленных как замираниями сигналов, так и межсимвольной интерференцией, используется помехоустойчивое канальное кодирование: блочное и сверточное кодирование, а также перемежение.

О канальном кодировании и методе СОМА речь уже шла ранее. В последующих разделах мы обсудим применение разнесенного приема, скачков по частоте и эквалайзеров. 2.4.5.2. Разнесенный прием Идея разнесенного приема (английский термин бвагзйу гесербоп, или просто г(шагзйу — разнесение) как меры борьбы с быстрыми замираниями заключается в совместном использовании нескольких сигналов, различающихся (разнесенных) по какому- либо параметру или координате, причем разнесение должно выбираться таким образом, чтобы вероятность одновременных замираний всех используемых сигналов была много меньше, чем какого-либо одного из них.

Иными словами, эффективность разнесенного приема тем выше, чем менее коррелированы замирания в составляющих сигналах. Кроме того, важны техническая реализуемость и простота используемого метода. В принципе возможны как минимум пять вариантов разнесенного приема [140): с разнесением во времени ()нпе г))чегз))у); при этом используются сигналы, сдвинутые во времени один относительно другого; этот метод сравнительно легко реализуем лишь в цифровой форме, и улучшение качества приема разменивается на пропускную способность канала связи; с разнесением по частоте ((гее)пепсу г)(чегз))у); при этом используются сигналы, передаваемые на нескольких юзо Гдвва 2 частотах, т.е.

платой является расширение используемой полосы частот; с разнесением па углу, или по направлению (апа)е г)гкегз)(у, или г))гес1)оп г))чегзпу); при этом прием производится на несколько антенн с рассогласованными (не полностью перекрывающимися) диаграммами направленности; в этом случае сигналы с выходов разных антенн коррелированы тем слабее, чем меньше перекрытие диаграмм направленности, но при этом одновременно падает и эффективность приема (интенсивность принимаемого сигнала), по крайней мере для всех антенн, кроме одной; — с разнесением по поляризации (ро!агьза1юп г)вега))у), когда, например, две антенны принимают сигналы двух взаимно ортогональных поляризаций; практического значения этот вариант не имеет, поскольку в диапазоне СВЧ замирания на разных поляризациях сильно коррелираваны; — с разносом в пространстве (зрасе г)ьчегз))у), т.е. с приемом сигналов на несколько пространственно разнесенных антенн; это единственный метод, находящий практическое применение, и именно он обычно имеется в виду, когда говорят о разнесенном приеме.

Для метода пространственного разнесения, или, с учетом сказанного выше, для разнесенного приема, необкодимы как минимум две приемные антенны, установленные с некоторым смещением одна относительно другой. Из общих соображений очевидна, что выигрыш от разнесенного приема тем больше, чем больше число используемых антенн, однако при этом возрастает и сложность технического решения. Поэтому практическое применение находит простейшая система с двумя приемными антеннами, и в основном в базовых станциях.

Характеристики

Список файлов книги