Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов (2007) (1151883), страница 83
Текст из файла (страница 83)
рис. 7.15). МСКО приемник трактует ПМД статистически, т.е. как случайный процесс, заданный его корреляционной матрицей. Разумеется, ананогичная интерпретация применима и к асинхронному случаю после некоторой ревизии, учитывающей изменение корреляционной матрицы наблюдений [19]. Поскольку в асинхронной системе каждый сторонний бнт искажает два последовательных бита нужного пользователя, корреляция ПМД простирается за пределы длительности одного бита. По этой причине характеристики асинхронного многопользовательского приемника обычно улучшаются, когда интервал наблюдения охватывает несколько последовательных битов. Узкие рамки главы не оставляют места для более детальной дискуссии на тему многопользовательских алгоритмов.
Эта область в настоящее время бурно прогрессирует и приковывает к себе пристальный интерес исследователей. Читатель, желающий глубже познакомиться с ее достижениями и аспектами применения многопользовательских алгоритмов в стандартах третьего и последующих поколений, может обратиться к книгам [19, 100, 102 — 104] и источникам из их перечней литературы. ! 0.2. Многочастотная модуляция и ОРОМ В последние годы в телекоммуникационной практике широко применяется метод передачи, называемый я«ногочастотной я«одуллиией (МЧМ)1.
В самом общем смысле МЧМ означает не что иное, как распределение символов одного и того же потока данных источника между множеством параллельно передаваемых поднесуи«ик Конкретный формат использования поднесущих может варьироваться в зависимости от преследуемой цели. В контексте книги аспектом первоочередного интереса является связь между МЧМ и философией расширенного спектра.
Из содержания предыдущих глав следует, что принципиальные достоинства, присущие широкополосным методам передачи, имеют в своей основе большое значение частотно-временнбго произведения (выигрыша от обработки, коэффициента расширения) ИсТ. Технически для расширения спектра сигнала заданной длительности возможны разные пути. При ПРС эта задача решается заменой простых «медленных» символьных импульсов «быстрыми» сигналами подходящей формы, т. е. управлением полосой сигнала во временной области. МЧМ с этой точки зрения можно трактовать как альтер- 'Англоязычный эквивалент — п»н1»»саге«ег (МС) тода!а««оп. 44.4.
М 44 О»О«4 46Д~ нативный способ расширения спектра с помощью его непосредственного формирования в частотной области. 10.2.1. Многочастотный вариант ПРС-СОМА Простейшей комбинацией МЧМ и СОМА является прямое частотное мультиплексирование данных одного и того же пользователя. Его идея состоит в передаче демультиплексированных и подвергнутых ПРС данных на М, поднесущих беэ перекрытия спектров сигналов поднесувп<х. Рис. 10.2 поясняет этот вариант передачи, уместным акронимом для которого может быть МЧМ-ПРС-СОМА. <Быстрый» поток данных со скоростью Л = 1/Тд демультиплексируется (расщепляется) на М параллельных «медленных» битовых потоков со скоростью В/МО (длительностью бита Т» — — М,Т») каждый.
Отдельный»-й медленный поток передается на своей поднесущей /;, »' = 1, 2,..., М, после ПРС с помощью какого-либо традиционного формата модуляции данными (БФМ, КФМ и т.д.). При длительности чипа расширяющей последовательности <з и длительности символа данных на поднесущую Тр' полоса и коэффициент расширения для каждой поднесущей составляют И' = 1/2з' и № = Т„'/Ь' = И7'Т' соответственно. Разнос Г смежных поднесущих должен исключать перекрытие спектров, т.е. удовлетворять ограничению г" = И'+ г», где Рд защитный интервал, учитывающий внеполосные спектральные боковые лепестки.
Таким образом, полная полоса, занимаемая системой, — (МО 1)4' + И вЂ” МОИ + (МО 1)4'д (10 2б) Приемник МЧМ-ПРС-СОМА есть просто банк М, параллельных идентичных приемников, настроенных каждый на свою поднесушую и обрабатывающих ее сигнал независимо от других. Демодулированные данные с их выходов далее мультиплексируются для восстановления переданного источником быстрого битового потока. Сопоставление подобной системы и СЭМА-системы с прямым расширением (ПРС-СОМА), занимающей ту же обшую полосу И~ и имеющей ту же скорость передачи В, показывает, что из-за необходимости в защитных интервалах МЧМ-ПРС-СОМА уступает ПРС-СОМА в коэффициенте расширения. Если обе системы используют один и тот же формат модуляции, длительность символа Тр в ПРС-СОМА должна быть в М, раз короче, чем длительность символа Т' в МЧМ-ПРС-СОМА. В то же время длительность чипа в ПРС-СОМА можно выбрать равной Ь = 1/И7, что гарантирует коэффициент расширения Я = Тр/Ь = И7Т„'/МО.
Тогда, согласно (10.26), отношение последнего к коэффициенту расширения № МЧМ-ПРС-СОМА 15 — 277! ~~~406 Глава 1Р. Некоторые направления дальнейшего прогресса -'т»с 1 с'д (Мс 1)гд тт»с И И' (»»тс 1)л'д может заметно превосходить единицу. (10.27) Поток 1быстр.1 источника ПРС сигнатура 1» 1-й медленный поток т ПРС-символ 1-й поднесущей 2-й медленный поток ПРС-символ 2-й поднесущей ПРС-символ ',М -й поднесущвй Мс-й медленный поток 1» Мста 1Ь„1 Спектр мощности МЧМ сигнала Поскольку коэффициент расширения является важнейшим параметром СОМА, определяющим абонентскую емкость, иммунитет к узкополосным помехам и пр., МЧМ-ПРС-СПМА оказывается не лучшим из доступных способов утилизации отведенного спектрального ресурса. В известных обстоятельствах, однако, иные факторы могут сыграть роль преобладающих, как это произошло при разработке спецификации сс1пта2000, где вариант МЧМ-ПРО-СОМА избран для организации канала»вниз» с тем, чтобы обеспечить обратную совместимость с сдшаОпе.
При этом одночастотный формат стандарта сдшаОпе (слегка модифицированный) попросту повторен на трех должным образом выбранных несущих. Ф х я й о о я о о с я е Е Ф И Й щ Рис. 10.2. К объяснению МЧМ-ПРС-СПМА 10.2.2. Простая М~4М и ОгхдМ Одночастотный спектр мощности Битовый (быстрый) поток а) ,'! -й медленный поток ,ьр цт, = !орам б) ,' Спектр мощности , поднесущих , '2-й медленный поток ~ ЬЬ-й медленный поток , 'Е=Я' 1 ИГ '- —, Р гь и 7ь мьй' В !орем Рнс. 10.3. Одночастотнан (а) н МЧМ (6) передача данных Отвлечемся временно от широкополосных систем и СОМА для того, чтобы лучше вникнуть в причины значительного интереса к МЧМ со стороны современных беспроводных телекоммуникаций.
Допустим, требуется передавать битовый поток источника с использованием простой (не широкополосной) модуляции (БФМ, КФМ и др.). При М-ичной модуляции и необходимой скорости передачи В длительность символьной посылки составит Тр — — (1о32 М)/В. Предположим, что полоса когерентности В, канала (см. 3 3.6) значительно уже полосы символа (В, « И' = 1/Тр —— = )1/1о32 )И), иными словами, диапазон рассеяния по задержке тн, заметно превосходит длительность символа. Тогда «прямая» (одночастотная) передача (см. рис.
10.3, а) будет сопровождаться глубокой межсимвольной интерференцией, искажающей многие символы данных, следующие за текущим. Чтобы нейтрализовать МСИ, приемник должен содержать достаточно сложный эквалайзер с большой памятью, реализуемый, как правило, в виде адаптивного КИХ-фильтра, т. е. линии задержки с отводами и подстраиваемыми весами отводов. Передача на многих несущих предлагает альтернативное решение, избавляющее от необходимости в сложном эквалайзере (рис. 10.3, б).
Осу- ~40» Г !О. и ~ . р «г рю ществим вновь демультиплексирование «быстрого» потока данных источника, имеющего скорость В, образовав М, > И"/В, параллельных «медленных» битовых потоков скорости Л/М, каждый. Понятно, что суммарная скорость всех медленных битовых потоков останется равной первичной скорости В. Возьмем теперь М, поднесущих /и Уг, ., Ум., разделенных постоянным интервалом г" = И" = И'/М„и используем каждую из них для передачи одного из М, медленных битовых потоков с тем же типом модуляции, что и в прямом варианте. Каждая индивидуальная поднесущая образует отдельный субканзл, функционирующий независимо от других и передающий медленный битовый поток более длинными посылками (символами) длительности Тр — — М,Т„, т.
е. занимающий в М, раз меньшую полосу И" = И'/М„чем прежде. Последнее означает, что в пределах субканала замирания более не являются частотно-селективными, поскольку И" = И'/М, < В,. При плоском фединге диапазон рассеяния по задержке не превышает длительности одной посылки, МОИ не столь значительна, как при прямой передаче, и может быть нейтрализована сравнительно простым эквалайзером.
Общая полоса, занимаемая МЧМ системой, составляет примерно И' = М„/Т„' = 1/Тр — — В/1ояз М, т.е. совпадает с полосой одночастотной (прямой) передачи. В действительности спектральная эффективность МЧМ передачи может оказаться даже несколько лучшей, поскольку форма ее реального спектра ближе к прямоугольной.
Как можно видеть, речи о введении каких-либо защитных частотных интервалов не идет, и более того, подразумевается даже некоторое перекрытие спектров субканалов, поскольку традиционная оценка полосы И" = 1/Т' обычно оставляет значительные внеполосные боко- Р вые лепестки спектра. Тем не менее взаимная помеха между субканалами может быть полностью подавлена. Предположим, что форма символьной посылки является прямоугольной и ее полоса измеряется согласно общепринятому критерию: И~' = 1/Т„'. Тогда частотный разнос смежных поднесущих Р = И" = 1/Тр гарантирует ортогональность сигналов субканалов, т.е.
полное устранение взаимных помех между МЧМ субканалами. По этой причине данная версия МЧМ получила наименование ортоео»»иаьноео частотпного мультиплексирования. Далее удобнее использовать для нее аббревиатуру ОРРМ (огйодопа1 /тедиепсу йе»я»лп п»ий»р1ея»пд), повсеместно проникшую в русскоязычные тексты.
Пусть Ь, = А;ехр0ф,), » = 1,2,...,М, — модуляционные символы 1комплексные амплитуды) М, поднесущих ОРь«М, где А, и ф; — соответственно действительная амплитуда и фаза, и символы передаются прямоугольными посылками. Тогда результирующий сигнал в комплексной записи, физически являющийся комплексной огибающей, подлежащей да- Б~ = 8(1Тр/Мс) = ~ Ь;ехр1 ), / у2»т(» — 1)1»» »=1 с 1 = О, 1,... ) Мс — 1, (10.29) повторяющей (за исключением несущественного коэффициента) обратное (ОДПФ) последовательности модуляционных символов (Ь»1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
