Прокис Дж. - Цифровая связь (1266501), страница 155
Текст из файла (страница 155)
Один протокол называется ненастойчивый (попрегз1з1еп1) СЯМА, другой назь1вается 1-настойчивый СИМА, а обобщение последнего называетсяр-настойчивый СИМА. Ненастойчивый СЯМА. В этом протоколе пользователь, который имеет пакет для передачи, обнаруживает (отслеживает) канал и действует согласно следующему правилу: а) Если канал не занят, пользователь передает пакет, Ь) Если канал обнаружен занятым, пользователь переносит передачу пакета на более позднее время, согласно некоторому распределению задержек. На конце интервала задержки пользователь снова отслеживает канал и повторяет шаги а) и Ь). 1-настойчивый СЯМА. Этот протокол проектируется для достижения высокой проходимости посредством того, что не позволяет каналу быть незанятым, если несколько пользователей имеют пакеты к передаче.
Здесь пользователи отслеживают канал и работают согласно следующему правилу: а) Если обнаружен незанятый канал, пользователь передает пакет с вероятностью 1; Ь) Если канал обнаружен занятым, пользователь ждет, пока канал окажется незанятым и передает пакет с некоторой вероятностью. Заметим, что в этом протоколе столкновение будет возникать, когда больше чем один пользователь имеют пакеты для передачи. р-настойчивый СИМА. Чтобы сократить скорость столкновений в 1-настойчивом СИМА и увеличить проходимость, мы можем рандомизировать время начала передачи пакетов. В частности, отследив незанятость канала, пользователь, имеющий пакет для передачи, посылает его с вероятностью р или задерживает его на время т с вероятностью 1 — р.
Вероятность р выбирается таким путем, чтобы сократить вероятность столкновений, в то время когда период незанятости между последовательными (неперекрывающимися) передачами сохраняется малым. Это выполняется путем деления оси времени на мини-щели длительностью х и выбора начала передачи пакета в начале мини-щели. В целом в р-настойчивом протоколе пользователь, имеющий пакет для передачи, поступает следующим образом: а) Если канал обнаружен незанятым, пакет посылается с вероятностью р или с вероятностью (1 — р) передача задерживается на т секунд.
Ь) Если при р=т канал еще обнаруживается незанятым, шаг а) повторяется. Если возникает столкновение, пользователи переносят ретрансляцию пакетов согласно некоторого выбранного до передачи распределения задержек, с) Если при р = т канал обнаружен занятым, пользователи ждут, пока он окажется незанятым и затем поступают согласно а) и Ь). Можно также конструировать щелевые версии описанного выше протокола. Анализ проходимости для протоколов ненастойчивой и р-настойчивой СНА/С0 был выполнено Клейнроком и Тобаджи (1975)„основываясь на следующих предположениях: 1. Среднее время ретрансляции велико по сравнению с длительностью пакета Т„.
2. Интервалы пребывания точечного процесса, определенные временем старта всех пакетов плюс времени ретрансляций, независимы и распределены экспоненциально. Для ненастойчивой СЯМА проходимость равна 6е~ (15.4. 1! ) 6(1+2а)+е где параметр а = т ~Т„. Заметим, что когда а -+ О, Я-+ ф(1+6) . Рис.15.4.5 иллюстрирует зависимость прохождения от предоставляемого трафика 6 с параметром а. Видим, что Я -+ 1, когда 6-ч со для а = О. Для а > О величина Ю уменьшается. ьо ол ч е ов 3 д ол о о.о1 аз 1 го ПЮ Прчеаааааыыв арнрна аннана О Рис. 15 4 5. Прахелимссть в иеиесаойчивой системе СЯс4А 1К!еапюсй и Тооаяа О 975), Ро/ЕЕЕ1 ! 1 В этом случае (15.4.12) Я— 6(1+2а) -(1- е ~)+(1+а6)е 6(1+ 6)е -а ° с 64е ~ что лает меньшую величину пика, чем при неиастойчивом протоколе.
(15.4.13) Для 1-настойчивого протокола проходимость, полученная Клейнроком и Тобаджи ! (1975), равна 1,О о,а О,О1 О,1 1О Прерлыаемый график какала О 1,О о,а еа о О,6 0,2 0 О,О1 0,1 1О 100 Предлаиммый график кымла О 1,0 0,8 0,2 о Время передачи было также рассчитано Клейнроком и Тобаджи (1975). Рис.15.4.7 иллюстрирует графики задержки (нормированны к Т ) в зависимости от проходимости 5 для протоколов щелевой ненастойчивой и р-настойчивой СЯМА.
При использовании р-настойчивого протокола возможно увеличить относительно 1-настойчивой схемы. Для примера, рис.15.4.6 иллюстрирует в зависимости от предоставляемого трафика с фиксированным значением параметром р. Видим, что по мере стремления р к единице максимальная уменьшается. 0,6 о Я Огт 0,2 И О О,б 3 о,й 001 01 1 1О 100 Предлагаемый трефик каемка О Рис.
15.2.6. Проводимость канала ар-настойчивой системе СЯМА: (гт) а О; (Ь) а=0,01; (с) а 0,1; (К1етгос1ги 7ЬЬаиг (1975), © 1ЕЕЕ1 проходимость проходилюсть а=т,~Г, и с проходимость 40 20 3 ю Ф $ 1 0 0,1 0,2 О,З 0,4 0,5 0,6 0,7 О',8 0,9 1,0 Проходимость о Рис. 15.4.7. Проходимость в обмен иа задержку (моделирование ири а=0,01) ~К(еГтеее и ТоЬар' 1\975), ое 1ЕЕЕ) Для сравнения также показана зависимость задержки от характеристик прохождения для протоколов щелевой и бесщелевой Алохи. При этом моделировании только вновь генерированные пакеты считались независимыми и с пуассоновским распределением. Столкновения и неравномерно распределенные случайные ретрансляции обходятся без последующих предположений. Результаты этого моделирования иллюстрируют превосходство качества р-настойчивых и ненастойчивых протоколов относительно протоколов Алохи. Заметим, что значение, обозначенное на графике как "оптимальное р-настойчивое" получено путем нахождения оптимального значения р для каждого значения проходимости.
Мы видим, что для малых значений проходимости 1-настойчивой 1р = 1) протокол является оптимальным. 48* 755 15.5. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ЗАМЕЧАНИЯ И ССЫЛКИ ГОМА была основной схемой для множественного доступа, которая долгое время использовалась в телефонных систем связи для аналоговой передачи голоса (?). С наступлением цифровой передачи речи, использующей ИКМ, ДИКМ и другие методы кодирования речи, ТОМА заменила ГОМА, как основная схема множественного доступа в связи. СОМА и методы случайного доступа в целом были разработаны за последние трн десятилетия, сначала для беспроводной передачи сигналов и в канальных сетях в свободном пространстве. Теория информации систем со многими пользователями имеет дело с базовыми информационно-теоретическими ограничениями при кодировании источников для многих пользователей и канального кодирования и модуляции для каналов с множественным доступом.
Существует большое количество литературы по этим темам. В контексте нашей трактовки методов множественного доступа читатель может найти особо относящийся к делу материал в статьях Ковера (1972). ЗльГамаля и Ковера (1980), Бергманса и Ковера (1974) и Хая (1984). способность сотовых систем СОМА была рассмотрена в статье Гильхоузена и др. (1991). Демодуляция и детектирование сигналов в системах со многими пользователями привлекают особое внимание в последние годы. Читатель отсылается к статьям Верду (1986 а-с, 1989), Лупаса и Верду (1990), Хая и др.
(1990 а,Ь), Пур и Верду (1988), Занга и Браду (1993) Звонара и Браду (1995). Ранние работы по синтезу сигналов и демодуляции лля систем связи со многими пользователями можно найти в статьях Ван Зттена (1975. 197б), Хорвуда и Гаглиарди (1975), и Кайе и Джордже (1970). Система А(.ОНА, которая была одна из самых ранних систем со случайным доступом трактуется в статьях Абрамсона (1970, 1977) и Робертса (1975). Зти статьи содержат анализ проходимости для шелевых и не щелевых систем. Исследования стабильности касательно протоколов А(.ОНА можно найти в статьях Карлеиала и Хеллмана (1975), Жеза и др.
(1988) и Месси (1988). Устойчивые протоколы, основанные на трех алгоритмах для каналов со случайным доступом были впервые даны Капетанакисом (1977). Протоколы множественного доступа с обнаружением несущей, которые мы описали, принадлежат Клейнроку и Тобаджи (1975). Наконец, мы упомянем 1ЕЕЕ Ргеза Ьоо1г, под ред. Абрамсона (1993), который содержит набор статей, имеющих дело с системами связи со множественным доступом. ЗАДАЧИ 15.1.
При опрсдечении сигналов СОМА и моделей типа, описанных в разделе 15.3.1, мы предположили. что принимаемые сигналы вещественны. Для К > 1 зто предположение предполагает фазовый синхроннзм на всех передатчиках, что не очень реально в практических системах.
Чтобы представить сл) ~ай когда фазы несущих не синхронизированы мы должны просто изменить адресные сигналы для К пользоватслеи, опрслспенныс (15.1. 1), на комплсксныс в виде пч 8,И=с" Яаь(п)з(à — пт) 1а й Я К, о гле б„представляет постоянный фазовый сдвиг на й-м передатчике, как зто видится общим приемником. а По данной комплексной форме адресных сигналов, определите форму оптимального МП приемника, который вычисляет корреляционные метрики, аналогично (15.3. 15). Ь повторите нахождение оптимального МП детектора лля асинхронной псреллчи, являющейся аналогом (15.3.19). ' Основополагающая работа (в11 по теории линейного разделения сигналов многих пользователей выполнена Д.В. Агеевым в 1935 г. (прп).
756 15.2. Рассмотрите ТОМА систему, когда каждый пользователь ограничен переданной мощностью Р, независимо от числа пользователей. Определите пропускную способность на пользователя С,', и обнбзо 1 пропускную способность КС». Изобразите С» и КС», как функцию от ф/Ме и прокомментируйте результат прн К -ь ао. 15.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
