Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов (2007) (1151883), страница 31
Текст из файла (страница 31)
~~~ 154 Глава 3. Преимущества щирокополоеиоо передачи 0,5 1,0 1,5 2,0 0,5 1,0 1,5 2 а л с Π— 2 -2 0 0,5 1,0 1,5 2,0 0 0,5 1,0 1,5 2,0 1««Т ЯТ Рис. 3.25. Моделирование режекции помехи Напишите программу, подтверждающую свойство низкой вероятности обнаружения широкополосных сигналов (см. рис. 3.26).
а) Повторите пункт (а) задачи 3.25; 3.28. б) Сформируйте 10 реализаций гауссовского шума с нулевым средним и среднеквадратическим отклонением, превышающим амплитуду сигнала втрое; в) Просуммируйте шумовые реализации с сигналами для получения 10 наблюдений для каждого из сигналов; г) Преобразуйте наблюдения в частотную область и отобразите графически энергетические спектры наблюдений для каждого из сигналов. Объясните результаты в терминах обнаружения сигнала радиометром. 3.29. Напишите программу, подтверждающую хорошую электромагнитную со- вместимость широкополосных систем как между собой, так и с система- ми, использующими простые сигналы. а) Сформируйте комплексные огибающие трех прямоугольных сигналов одинаковой энергии н длительности: простого и двух ЛЧМ импульсов с девиацией И'в = 50(Т, первый с возрастающей, а второй — с убывающей частотой; б) Для всех трех случаев рассчитайте комплексные огибающие откликов согласованных фильтров на «свой> и два «чужих» сигнала; с 2О Я 1О 0 и о -1О 'л х ,ол — 20 о о 20 х о 10 «.
с 0 х ° -1О т С вЂ” 20 2,0 0 2 с К .0- 0 К 3 д * * МАггАВ 1~И в) Выведите действительные огибающие всех 9 откликов предыдущего пункта на дисплей; г) Дайте толкование результатам в терминах ЗМС. Е О я о Е о Е ы 0,5 1,0,5 0,5 1,0 0,5 1,0 1,5 гтт 0,5 1,0 т!т 1,5 1,5 а „1,О 0,5 а О 1,о ~ 0,5 00 100 0 о 50 1ОО 50 Рис. 3.26. Моделирование приема сигнала радвометром 3.30. Внзуализируйте логарифмический график затухания принятой мошности с ростом расстояния от передатчика для модели распространения Р„= я/Ю', е = 2, 3, 3,84, 4. 3.31.
Напишите программу для иллюстрации явления многолучевого плоского федннга. а) Сформируйте и визуализируйте гладкий простой радноимпульс длительности Т н несущей частоты в пределах (20... 30)/Т; б) Сформируйте и выведите на дисплей сумму 10 копий этого сигнала с равными амплитудами и случайными начальными фазами, равномерно распределенными на отрезке ( — гг, я); в) Выведите на дисплей действительную огибаюшую результирующего импульса; г) Выполните программу несколько раз и объясните результаты. 3.32.
Напишите программу для проверки справедливости рэлеевской модели многолучевого фединга (см. рис. 3.27). — 1 о го 5 З о Š— 20 0 — 1 1,5 О 20 Ф о х о 1,5 О Рис. 3.27. Моделирование рзлееаского федияга а) Повторите пункт (а) предыдущей задачи; б) Сформируйте 1000 х 1 вектор комплексных амплитуд, 1-й элемент которого является суммой 20 слагаемых вида ехр(уфо), 1 = 1, 2,..., 1000; т' = 1,2,...,20 где все ф;, независимы и равномерно распределены на отрезке ( — я, х]; в) Визуализируйте как пример 3...7 реализаций результирующей действительной огибающей импульса; г) Постройте н выведите на дисплей гистограмму действительной ампли- туды результирующего импульса на основе результатов пункта (б); д) Выведите на дисплей распределение Радея, выбрав соответствующий масштаб и сравните его с гистограммой предыдущего пункта.
3.33. Напишите программу, иллюстрирующую антенное разнесение (см рис. 3.28). а) Сформируйте и визуализируйте простой гладкий радиоимпульс длительности Т и несущей частоты (20... 40)/Т; б) Сформируйте два профиля распространения как векторы 10 задержек со случайными независимыми компонентами, равномерно распределенными на отрезке (О, Т/10); в) Сформируйте две комплексные огибающие сумм 10 реплик сигнала с начальными фазами, рассчитанными в соответствии с двумя профилями задержек; ю а и ю с х Д'о 0 е о 200 Ф с О е 5 е *Юо т е и м 0 0 с 0 0.2 оо о ДО.1 1 Ф 0 02 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 2 4 6 8 1О 12 14 16 18 20 Результирующая амплитуда 3 д * ЯАвАВ й27 г) Выведите на дисплей два профиля задержки и соответствующие радиосигналы на выходе канала в форме, удобной для сравнений; д) Повторяя выполнение программы, объясните результаты в терминах выигрыша от разнесения. 1Я -1 о -1 о г з ИТ о 1г54 2545678910 5678910 1 2 ФТ Рис.
3.28. Моделирование антенного разнесения на приеме 3.34. Напишите программу для иллюстрации принципа частотного разнесения. а) Сформируйте и визуализируйте два простых гладких радиоимпульса одинаковой длительности Т и амплитуды, но имеющих разные несущие частоты, например 20(Т и 307Т; б) Сформируйте многолучевой профиль как вектор из 10 независимых задержек, равномерно распределенных на отрезке [О, Т/10]; в) Выведите на дисплей в форме, удобной для сравнений, профиль задержек и две суммы 10 копий каждого из сигналов, имеющих равные амплитуды и начальные фазы, определяемые профилем задержек и несущей частотой; г) Повторяя выполнение программы, объясните результаты в терминах выигрьппа от разнесения. 3.35.
Напишите программу, иллюстрирующую принцип многолучевого разнесения. В отличие от случая, представленного рис. 3.20, выполните задание,используя ЛЧМ радиоимпульс. 60 4 в 40 е йге я ч ю в Ф я Й Э ив я О я а а.-5 Фэ за а О Ц яя 5 ч я я Ф й.„о я 3 3 я а-5 в я ю ~~~~~8 Глаеа Я. Преимуьцестеа широкополосной передачи а) Сформируйте и отобразите на дисплее два прямоугольных радиоимпульса передачи бита с одинаковыми длительностью Т, амплитудой и несущей частотой в пределах (30...40)(Т. Первый из них —.— постой сигнал, а второй — ЛЧМ импульс с девиацией частоты И'л = = (20...30)/Т; б) Выберите произвольно последовательность из 5 — 6 битов и осуществите ВФМ для обоих случаев.
Выведите на дисплей передаваемые сигналы; в) Сложите передаваемый сигнал с двумя его запаздывающими копиями для обоих случаев. Возьмите амплитуды копий равными амплитуде переданного сигнала и задержки около 0,15Т и О,ЗТ соответственно. Отобразите на дисплее результирующие принятые колебания; г) Рассчитайте и визуализируйте отклики согласованного фильтра для каждого случая; д) Прокомментируйте результаты. 3.36. Опираясь на предыдущую задачу напишите программу, демонстрирующую комбинирование разрешенных сигналов в приемнике КАКЕ. ГЛАВА 4 МНОГОПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКАЯ СРЕДА.
МНОЖЕСТВЕННЫЙ ДОСТУП С КОДОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ 4.!. Системы с многими пользователями и проблема множественного доступа Многие современные беспроводные системы относятся к категории многопользовательских. В мноеонользовательсной (многоабонентской) системе в пределах общего частотно-временнбго ресурса организуется множество линий связи, так что любому индивидуальному абоненту предоставляется право передавать или принимать свою собственную информацию параллельно с другими пользователями и независимо от них.
Показательным примером многопользовательской системы, в которой единственный передатчик осуществляет передачу данных множеству абонентов, служит канал «вниз» спутниковой системы или наземной сотовой системы. Приемник каждого пользователя в такой системе должен иметь возможность выделения информации, адресованной именно ему, из наблюдаемого группового сигнала, в котором содержатся потоки данных, предназначенных и другим абонентам. Другой подобный пример канал «вверх» спутниковой или наземной сотовой системы, по которому передаются сигналы многих абонентов, и приемник базовой станции должен выделить из общего потока данные каждого конкретного абонента.
При проектировании любой многопользовательской системы принципиальным моментом является обеспечение множественноео досн»дна, т. е. возможности предоставления канала связи для одновременной работы многих абонентов с минимальным взаимным влиянием. Для формализации задачи предположим, что данные й-го пользователя образуют последовательность Ь» = (Ьь о, Ььд,...), где 6»; означает «-й символ потока данных»«-го пользователя.
Даннзл последовательность тем или иным способом модулирует специфический сигнал й-го пользователя вь~8), образуя модулированный сигнал вь(6;Ь»). Распространяясь по каналу, каждый из этих сигналов приобретает свои амплитуду Аь и запаздывание тю и, ~~( ИО Глава ф. Многонользовательснал среда после суммирования с сигналами других пользователей, входит в общий или групповой сигнал, поступающий на приемник К з(й; Ъм Ьз,.
Ьк) = ~', Аьзь(1 — ть'Ь|) а=1 где Х вЂ” число активных, т. е. реально передающих данные пользователей, а аргументы после точки с запятой в групповом сигнале подчеркивают его зависимость от данных всех активных пользователей. Разумеется, групповой сигнал сопровождается канальным шумом п(1), так что результирующее наблюдение К у(ь) = з(Ф;Ь1,Ьз,...,Ьк) + п(ь) = ~~~ Аьзь(1 — ть, Ьь) + п(1). (4.1) /с=1 Приемник должен выделить данные пользователя из наблюдения у(ь).
Согласно общим положениям теории приема из 3 2.1, в случае гауссовского канала ключевая роль в решении о принимаемых данных Ьь, к = 1, 2,..., Х принадлежит евклидову расстоянию (или его квадрату) между наблюдением у(с) и различными копиями группового сигнала з(с; Ь1, Ьз,..., Ьк), оютветствующими всем возможным комбинашзям данных Х пользователей т аз(в,у) = / (у(~) — з(~; Ь1, Ь2,...,Ьк)] <Н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
