Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов (2007) (1151883), страница 28

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

Текст из файла (страница 28)

Рнс. 3.19. Раане- сенне но частоте Отражатель р=г явам Временнбе разнесение базируется на флюктуациях многолучевого профиля во времени. Даже тогда, когда приемник неподвижен, интерфе- Разумеется, в ситуациях, где это допускается технологическими ограничениями, можно использовать комбинации схем разнесения на передаче и приеме с целью получения большего выигрыша. Идея частотного разнесения связана с понятием полосы кргереввакостпи канала.

Эта величина характеризует максимальную ширину частотного интервала, в пределах которого фединг может считаться плоским, т. е. замирания гармоник сигнала практически стопроцентно зависимы. При этом замирания гармоник, разделенных по частоте интервалом, превышающим полосу когерентности, принимаются за независимые.

Как уже подчеркивалось в предыдущем разделе, частотный интервал плоского фединга обратно пропорционален диапазону рассеяния по задержке, так что чем сильнее рассеяние многолучевых сигналов по времени, тем уже полоса когерентности. Очевидно, что одновременная передача одного и того же сигнала пл несущими, частоты которых разнятся на полосу когерентности или более, образует па ветвей разнесения. Можно сказать, что разнесение по частоте использует частотную селективность канала во благо. Рис. 3.19 дает элементарное толкование этому методу разнесения.

Колебания двух длин волн Л 1 и Л 2, распространяющиеся вдоль одной и той же пары путей, обладающей разностью геометрических длин путей о. Разность фаз сигналов двух путей для каждой длины волны будет своей, равной соответственно 2яб/Л 1 и 2яо/Л з. Когда одна из этих разностей фаз ведет к ослаблению результирующего сигнала, другая может оказаться не столь деструктивной. При большом числе лучей распространения вступает в силу статистическая трактовка, и разность частот, превосходящая полосу когерентности канала, позволяет рассчитывать на независимость ветвей разнесения в подобной схеме. Реальные значения полосы когерентности во многих случаях таковы, что процедура разделения ветвей в приемнике оказывается не сложнее обычной полосовой фильтрации. 3.7.

М ~ р ~ ЯАКЕ 143) ренционная картина может меняться со временем из-за движения передатчика или окружающих отражателей. Вследствие этого возникает доплеровское рассеяние принимаемого сигнала, и чем шире его разброс, тем меньше время когереятности канала, т.е. интервал времени, в течение которого мощность результирующего многолучевого сигнала остается примерно постоянной.

Вновь обращает на себя внимание дуальность частоты и времени: интервал корреляции в частотной области (полоса когерентности) обратно пропорционален диапазону рассеяния по задержке, тогда как аналогичный интервал во временной области (время когерентности) обратно пропорционален диапазону частотного (доплеровского) рассеяния. Поскольку в моменты, разделенные временем когерентности или более, многолучевые интерференционные картины можно считать независимыми, повторная передача пл копий одного и того же сообщения с соответствующим интервалом создает пл ветвей разнесения.

С некоторой адаптацией этот принцип используется в телекоммуникационных системах в форме перемеженил (см. ~ 9.5). Поляризационное разнесение, основанное на независимости профилей многолучевости волн разной попяризации, пока не нашло широкого применения. Что касается последнего метода в вышеприведенном перечне, то в контексте книги он представляет особый интерес и обсуждается с большей детализацией в следующем разделе. 3.7.

Многолучевое разнесение и приемник КАКЕ Обычная схема частотного разнесения, рассмотренная выше, использует параллельную передачу одного и того же сигнала на нескольких несущих, интервал между которыми превосходит полосу когерентности канала. Применение подобного метода характерно для условий, в которых передаваемый сигнал имеет полосу в пределах полосы когерентности канала, т.

е. при плоском фединге. Как иную версию разнесения по частоте можно рассматривать многолучевое разнесение, при котором спектр сигнала намеренно расширен и имеет полосу, значительно превышающую полосу когерентности канала. Вследствие этого замирания становятся частотноселективными, допускающими в принципе временное разрешение много- лучевых сигналов. Таким образом, схема многолучевого разнесения базируется на том факте, что сигналы, распространяющиеся различными путями, приходят на вход приемника с различными запаздываниями по времени. Предположим, что результирующий принятый сигнал с комплексной огибающей вида (3.11) прошел фильтр, согласованный с сигналом з(1). Тогда с учетом линейности фильтра и связи его отклика с АКФ "ь'144 Г 8.

ь ~~ ~ мс р*.д сигнала (см. ~ 2.11) выражение для комплексной огибающей э,у(~) сигнала на выходе фильтра имеет вид Я,-Я = ~~~ А;В(1 — т; — Т) ехр(у~р,), (3.16) г где К(т) — — АКФ комплексной огибающей 8(1) исходного сигнала, определенная соотношением (2.66), а Т вЂ” как обычно, длительность сигнала з(1). Пусть время корреляции сигнала т„т.е.

протяженность его АКФ, не превышает минимальной взаимной задержки между последовательными во времени многолучевыми сигналами т„я„= пшф; — т; 1): т, ( т„а„. Очевидно, что в такой ситуации все многолучевые сигналы после согласованного фильтра не перекроются. Будучи полностью разрешенными во времени и не мешая друг другу, они могут рассматриваться как сигналы независимых ветвей разнесения и обрабатываться согласно одному из алгоритмов комбинирования, рассмотренных выше. Если, в частности, их временные положения, амплитуды и начальные фазы известны (например, предварительно измерены с использованием отдельного пилотного канала), возможно их оптимальное комбинирование, т.е. максимизация отношения сигнал — шум .

Ясно, что для применимости схемы многолучевого разнесения сигнал должен иметь узкую АКФ. Возвращаясь к дискуссии ~ 2.15, можно вспомнить, что лобовое решение этой задачи состоит в использовании коротких сигналов. Подобньй путь, однако, предполагает излучение сигналов с высокой пиковой мощностью, что может оказаться неприемлемым во многих приложениях. Значительно более изящной представляется ориентация на специальные сигналы, обладающие свойством временного сжатия в согласованном фильтре, т.е. имеющие малое время корреляции в сравнении с длительностью сигнала: т, «Т.

Сигналы этого рода могут быть найдены только среди широкополосных сигналов и, значит, в перечень достоинств технологии расширенного спектра может быть добавлено еще одно: возможность организации миоеолучевоео разнесения. Метод многолучевого разнесения уникален в том смысле, что он радикально меняет отношение к эффектам многолучевости, которые на первый взгляд представляются безоговорочно вредными. Как показывает теперешнее обсуждение, отражение радиоволн имеет и позитивную сторону. В самом деле, любой отражатель, причастный к приему сигнала, направляет к приемнику часть излученной энергии, которая в его отсутствие была бы безвозвратно потеряна.

В обстоятельствах, когда соответствующе отраженные сигналы могут быть отделены друг от друга (разрешены во времени), их энергию можно использовать для улучшения характеристик системы в сравнении со случаем отсутствия многолуче- вости.

Многолучевой канал как будто сам создает ветви разнесения, и единственной проблемой является адекватный выбор сигнала, который позволил бы разделить сигналы разных лучей. 2 1 2 о о л х -1 о и) 1 2 1УТ 1 2 гут б) Рнс. 3.20. ЭФфекты многолучевости при БФМ передаче: простые (а) и широкополосные (б) сигналы Пример 3.5. Обратимся к иллюстрации многолучевого разнесения в приложении к цифровой связи, представленной на рис. 3.20.

В среде МАТЬАВ осуществлено моделирование передачи потока битов с помощью БФМ при длительности бита Т по трехлучевому каналу с взаимными запаздываниями путей тэ — тг = тз — тэ 0,15Т. Амплитуды сигналов путей Аг = 1, А2 — — 0,8, Аз — — 0,9, а фазы второго и третьего сигналов противоположны фазе первого. Для большей наглядности на рисунке показаны только низкочастотные эквиваленты (комплексные огибающие) всех сигналов. Левая колонка (а) отражает передачу одного бита простым прямоугольным импульсом, причем нулевое значение бита передается импульсом положительной полярности (верхняя диаграмма). Вторая осциллограмма колонки показывает результирующий сигнал на выходе канала в отсутствие шума.

Характеристики

Список файлов книги