Прокис Дж. - Цифровая связь (1266501), страница 150
Текст из файла (страница 150)
Предположите когереитиое детектирование сигналов. 14.15. Подтвердите соотношение 114.3.14) путем заменм переменной у =а~сЬ~Мо в лт-распределении Накатами. 125 СИСТЕМЫ СВЯЗИ СО МНОГИМИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯМИ Наша трактовка систем связи до снх пор была сфокусирована на единственную линию связи, включающую передатчик и приемник. В этой главе внимание уделяется многим пользователям и многим линиям связи. Мы исследуем различные пути, посредством которых многие пользователи получают доступ в общий канал для передачи информации.
Методы множественного доступа, которые описываются в этой главе, образуют основу для современных и будущих проводных и беспроводных сетей связи, таких как сети космической связи„сети сотовой и мобильной связи и сетей подводной акустической связи. 15.1. ВВЕДЕНИЕ В ТЕХНИКУ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА Полезно различать несколько типов систем связи со многими пользователями. Один тип — это система множественного доступа, в которой большое число пользователей занимает общий канал связи для передачи информации к приемнику.
Такая система изображена на рис.15.1.1. Рис. 15. 1,1. Система с множественным доступом Общий канал может быть средой в космической системе связи, или кабелем, к которому присоединен ряд терминалов, которые имеют доступ к центральному компьютеру, или некоторая полоса частот в радиоспектре, которая используется многими пользователями для связи с радиоприемником. Для примера, в мобильной сотовой системе связи пользователями являются мобильные передатчики в некоторой частной соте системы, а приемник находится на базовой станции частной соты. Второй тип системы связи со многими пользователями является сеть вещания„в которой отдельный передатчик передает информацию многим приемникам, как показано на рис.15.1.2.
Различные виды вещательных систем включают общий радиоканал и системы телевизионного вещания, как и в космических системах. Нааемиме станции Рис. 15.1.2. Сеть вещания Множественный доступ и сети вещания образуют, вероятно, наиболее общую систему связи со многими пользователями. Третий тип системы со многими пользователями — это сети накопления-передачи, как показано на рис.15.1.3, Четвертым типом являются двусторонние (дуплексные) системы связи, показанные на рис.15.1.4.
Рис. 15.1.3. Сеть сбора и передачи информации со епутниювмми ретраистипорами Рис. 15.1А. Двусторонний канал связи В зтой главе мы сконцентрируем внимание на методы множественного доступа для связи со многими пользователями. В общем, имеется несколько различных путей, 727 посредством которых многие пользователи могут посылать информацию через канал связи на приемник. Один простой метод сводится к разделению доступной полосы частот канала на определенное число Ф неперекрываемых частотных подканалов, как показано на рис.15.1.5, и назначению подканала каждому пользователю по его требованию. Этот метод в общем называется множественный доступ с частотным разделением [МДЧР-РРМА1, и он обычно используется в непроводных каналах, чтобы разместить многих пользователей передачи речи и данных.
Частота / Рис. ! 5д.5. Разбиение канала иа иеперекрыаакаииеся частотные волосы Другой метод для создания многих подканалов для множественного доступа сводится к . делению длительности Т, называемой рамочной (каркасной) длительностью, на, скажем, М неперекрывающихся интервалов, каждый длительностью Т-/М. Каждому пользователю, который желает передать информацию, выделяется частный временной интервал внутри каждого каркаса. Этот метод множественного доступа назван мпожеспзвенным доступом с временным разделеннем 1МДВР-ТРМА1 и он часто используется при передаче данных и речи.
Мы видим, что в Н)МА и ТРМА каналы принципиально подразделяются на независимые подканалы, выделяемые отдельным пользователям. В этом смысле методы синтеза систем связи, которые мы описали для единственного пользователя системы, непосредственно применимы и не возникают новые проблемы в обстановке множественного доступа, исключая дополнительной задачи закрепления пользователей к возможным каналам. Интересная проблема возникает, когда данные пользователей, поступая в сеть, образуют по своей природе вспышки.
Другими словами, информация, переданная от одного пользователя, отделяется периодами, когда передачи информации от этого пользователя нет, причем периоды молчания могут быть дольше периода передачи. Так обычно обстоят дела с пользователями различных терминалов компьютерной сети связи, которая содержит центральный компьютер. В определенной степени это также имеет место в мобильных сотовых системах связи, передающих оцифрованный голос, поскольку для сигналов речи типично наличие длинных пауз. В обстановке, когда передача от различных пользователей образует вспышки, низкоскоростной цикл НЭМА и ТРМА может быть неэффективным, поскольку определенный процент предоставляемых частотных и временных интервалов не переносят информацию.
В конечном счете, неэффективный синтез систем множественного доступа ограничивает число одновременных пользователей для канала. Альтернативой РРМА и ТРМА заключается в том, чтобы позволить больше чем одному пользователю владеть совместно каналом или подканалом путем использования прямых последовательностей (ПП) широкополосных сигналов. В этом методе каждому пользователю присваивается уникальная кодовая последовательность или адресная последовательность (последовательность подписи~, которая позволяет пользователю рассеять информационный сигнал по выделенной полосе частот. Сигналы различных 728 полосой канала И~ как функцию от яь //)/р с параметром так К.
Это выражение определяется (15.2.4) ю 15 ь///р О1Б) Рис. 15.2.1. Нормированная пропускная способность как функция от Ж /р/р лая РОМА С„=1од, 1+ф— ~, р/ (15.2.5) или, эквивалентно (15.2.6) /)/, С„ Зависимость С„от яь //1/р показана на рис.15.2.2. Мы видим, что С„ 'яь / М„если оно больше минимального значения 1п 2. растет с ростом ' Прслпояагастся, что СЯ = Р (прп), 730 Более компактная форма (15.2.4) получается путем определения нормированной суммарной пропускной способности С, =КСа/1Р которая определяет суммарную битовую скорость всех К пользователей на единицу полосы частот.
Таким образом, (15.2.4) можно выразить так ю 15 2О ЯьР'о1кБ1 Рис. 15.2.2. Суммарная нормированная пропускная способность как функция от вь/М лля НЭМА о 5 В системе ТОМА каждый пользователь передает по каналу в полосе И/ на интервале времени 1/К со средней мощностью КР. Следовательно, пропускная способность на пользователя равна (15.2.7) с'=в~оь ~+ В'и +(к — |)Р (15.2.8) или, что эквивалентно С' -' = 1оя Д/ к (1 5.2.9) кг 1+(К-1)(С„Ю)~/М, Рис,15.23 иллюстрируетзависимость С,'/Ж от $ /М, с параметром К.
7З1 что равно пропускной способности ТОМА системы. Однако с практической точки зрения мы должны подчеркнуть, что в ТОМА передатчики не всегда могут поддерживать мощность передачи КР, если К очень велико. Следовательно имеется практический предел, выше которого мощность передатчика нельзя увеличить с ростом К. В СОМА системе каждый пользователь передает псевдослучайный сигнал с полосой 1Г и средней мощностью Р.
Пропускная способность системы зависит от уровня сотрудничества меж1р К пользователями. В экстремальном случае имеем СОМА без сотрудничества, когда приемник для каждого сигнала пользователя не знает рассеянный сигнал других пользователей или выбирается с игнорированием этого знания в процессе демодуляции. Тогда сигналы других пользователей проявляются как интерференция на приеме у каждого пользователя. В этом случае приемник многих пользователей состоит из банка К приемников отдельных пользователей. Если предположим, что псевдослучайный сигнал каждого пользователя гауссовский, тогда сигнал каждого пользователя поражается гауссовской интерференцией мощностью (К-1)Р и аддитивным гауссовским шумом мощности ИЧ,.
Следовательно, пропускная способность на пользователя ~о ~ аз 06 о й О йй 0,4 О $ Ю 02 0 5 ю 15 20 25 "ь" "а (~Б) Рис. 15.2.3. Нормированная пропускная способность как функция от вью„ дяя несогласованной СРМА При большом числе пользователей мы можем использовать аппроксимацию 1п(1+ х) ~ х .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
