Тема 6 (из Скляра) (774444), страница 3
Текст из файла (страница 3)
11.3 приводилось распределение ресурса связи по спектральным диапазонам, а на рис. 11.7 был приведен пример его распределения по временным интервалам. На рис. 11.11 представлен более обший способ управления ресурсом связи, позволяюший распределять частотные диапазоны на заранее определенный период времени. Такую систему множественного доступа называют комбинированной «1)МА/ТОМА, Для назначения распределения частотных диапазонов рассмотрим случай равномерного пропорционального распределения полосы шириной И' между М группами (или классами) пользователей.
Подобным образом частотный диапазон будем считать разбитым на полосы шириной ИЧМ Гц, которые будут постоянно доступны соответствуюшим группам. Аналогично для назначения распределения временных интервалов ось времени разбивается на интервалы продолжительностью Т. В свою очередь, каждый из кадров разбивается на д( интервалов продолжительностью Т/)ч' каждый. Предположим, что активность пользователей синхронизирована во времени и распределенные интервалы периодично расгюложены в кадрах. Каждый пользователь может передавать данные, когда начинается его интервал времени, а также на протяжении данного интервала пользователь может использовать выделенную полосу частот.
Временной интервал однозначно задается как т-й интервал кадра п. Обратившись к рис. 11.11, можно описать интервал (л, т) следуюшим образом: (т- 1)Т тТ временной интервал (п,т) = лТ-1- < г <пТ+ —, ))( ))( л = О, 1, ...; и = 1, 2, ..., )У. ресурса связи, а ТОМА — полный диапазон частот для каждого из /У интервалов вре- мени, при атом длительность каждого интервала составит ///Ч длительности кадра, 11.1.4.
Сравнение производительности ГОМА и ТОМА 1 1.1.4.1. Скорость передачи данных ГОМА и ТОМА На рис. 11.12 представлены основные различия систем Н)МА и ТОМА для ресурса связи, поддерживающего скорость передачи данных )т бит/с. На рис. 11.12, а полоса системы разделена на М ортогональных полос частот. Следовательно, все М источников 6(1 <т ь М) могут одновременно производить передачу данных со скоростью м/М бит/с каждый. На рис. 11,12, б показан кадр, разбитый на М ортогональных временных интервалов. Таким образом, каждый из М источников передает данные со скоростью )т бит/с, что в М раз больше скорости передачи от пользователя ГОМА за время (1/М). В обоих случаях источник б передает информацию со средней скоростью й/М бит/с. е, в/и Д~ е я7 н ~Р б) ТОМА а) РОМА Пакеты в очереди Размер = Ь бит/пакет Рис.
ГЬ /2. Сравнитсльнос представление технологий ГОМА/ТОМА; а) РОМАт частота двлитсв на М ортогональных частотных диапазонов; 6) ТОМА: вре- ме разделено на М ортогональных временных интервалов (один пакет на ин- тервал времени) Пусть информация, передаваемая каждым источником на рис. 1!.12, собирается в Ь-битовые группы или пакеты. В случае Г(лМА Ь-битовые пакеты передаются за Т секунд по каждому из М непересекающихся каналов. Таким образом, полная скорость передачи данных может быть представлена в следующем виде: Ь Яер —— М вЂ” бит/с. Т (11.5) При использовании ТОМА каждым источником за Т/М секунд передается Ь бит. Сле- довательно, требуемая скорость передачи данных равна ! 1.1.
Распоеаеленне оесноса связи 687 Ь Ага = — бит/с. Т)М (И.б) Поскольку уравнения (11.5) и (11.6) идентичны, можно сделать следующий вывод: МЬ Длр = лтр = )1 = бит/с. Т (11.7) Следовательно, обе системы требуют одинаковой скорости передачи данных— и бит/с.
(11.8) Здесь и — среднее время ожидания пакета (до передачи), т — время передачи пакета. При Н)МА каждый пакет пересылается в течение Т секунд; передача пакета для тех- нологии гРМА будет следующей: тго — — Т (11.9) При использовании ТРМА каждый пакет пересылается в течение временного интер- вала Т!М секунд.
С помощью уравнения (11.7) время передачи пакета можно выразить следующим образом: Т Ь что = м д (11.10) Поскольку каналы ГРМА доступны постоянно, а пакеты пересылаются непосредст- венно после создания, время ожидания и го составляет следующее: (11.11) На рис. ! 1.13 сравниваются потоки данных для схем Н)МА и ТОМА. Как показано на рис. 11.13, а, при использовании ТОМА временные интервалы пользователей начинаются в разных точках кадра протяженностью Т секунд. Пакет 5, начинает отправляться по Гпяйй 1 1 Чпп(ътнРниО и мномсРстйРннФ 3Й лоотуп 1 1.1.4.2. Задержка сообщений в системах ЕОМА и ТОМА Исхоля из предыдуших разделов, можно сделать вывод, что, несмотря на некоторые различия, гРМА и ТРМА не отличаются по производительности.
Однако различие становится очевидным, если в качестве единицы измерения производительности используется средняя задержка пакета. Показано (1, 2), что ТРМА значительно превосходит Н)МА по данному параметру, в том смысле, что среднее время задержки пакета при использовании первой схемы меньше, чем при использовании последней. Как и ранее, предположим, что при ГРМА диапазон частот системы разбит на лг ортогональных полос; при использовании ТРМА кадр разделен на М ортогональных временных интервалов. Для анализа времени задержки сообщения рассмотрим простейший случай детерминистических источников данных. Предположим, что ресурс связи используется на 100%.
Тогда все частотные диапазоны при ГРМА и все временные интервалы при ТОМА будут заполнены пакетами данных. Для простоты будем считать, что отсутствуют дополнительные издержки, связанные с защитными полосами или интервалами. В таком случае время задержки сообщения можно выразить следующим образом: прошествии (пг — 1)Т(М секунд (1<т<М) после создания пакета. Таким образом, для ТОМА среднее время ожидания пакета перед отправкой составит следующее: 1 Т Т Т (М вЂ” 1)М Т( 1) н'ТО = — (нт — 1) — = — и = — = — ~1 — — ! . (11 12) М М М М 2 2 М м=! л=о Яп Ягг Япк-~ 51« Якг Источник бг Ял! Ямг Ят,к-1 Япг Ял,г+1 Источник О Ям~ 5мг 5м,к-1 Ямь Ям г ° г Источник Ом Н-й кедр ТОМА Скорость МО передачи битов =— т Яик — Н-й пакет объемом В бит, переданный источником См а) ТОМА Скорость передачи битов= — 5п, Я~г,...,Ям,...
т Скорость передачи битов = — Ямъ Яиг,..., Яли, т Скорость передачи битов — Ямп Ямг,..., Ямк,, т Полная скорость Ага передачи битов =— т Яча — Н-й пакет объемом П бит, переданный источником б» б) ЕОМА Рис. 12 ТЗ. Распределение аа каналалтт а) ТРМА; д) ХРМА 11 1 Рпппппппппнмппвпчоса связи 689 Максимальное время ожидания пакета перед отправкой составляет (М-1)ТIМ секунд. В соответствии с уравнением (11.12), среднее время задержки пакета равно 1(2(вз- 1)(ТГМ) = (Т/2)(1 — 1!М).
Для сравнения среднего времени задержки О,„и Ото при использовании РРМА и ТРМА, соответственно, подставим уравнения (11.9) и (11.11) в (11.8) и уравнения (1!.1О) и (11.12) в (11.8). В результате получим следуюшее: (11.13) 2) =Т, (1 1.14) С помощью уравнения (11.7) формулу (11.14) можно записать в следующем виде: (11.15) Результат свидетельствует о том, что ГРМА значительно уступает ТВМА по времени задержки сообщения. Несмотря на то что уравнение (1 !.5) строго справедливо для детерминистического источника данных, малые задержки передачи сообшений для ТРМА сохраняются для любого независимого процесса получения данных (1, 21.
11.1.5. Множественный доступ с кодовым разделением В случае ГРМА (рис. 11.3) плоскость ресурса связи была разделена на горизонтальные отрезки, соответствующие частотным диапазонам. Та же плоскость на рис. 11.7 была разбита по вертикали на временные интервалы ТВМА. Эти два подхода являются наиболее распространенными в приложениях множественного доступа.
На рис. 11.14 приводится иллюстрация метода множественного доступа„являющегося результатом совмещения ГВМА и ТВМА. Этот метод называется множественным поступим с кодовым разделением (соое-й!ч!з!оп ши11!р!е ассеьз — СЭМА). СЭМА является практическим приложением методов расширения спектра (зргеадзресгпип — 55), которые можно разделить на две основные категории: расширение спектра методом прямой последовательности (бпесг зепцепсе — В5) и расширение спектра методом скачкообразной перестройки частоты ((геоцепсу )зорршд — ГН).
В данной главе будет рассмотрена схема СЭМА с перестройкой частоты (ГН-СЭМА), описание схемы множественного доступа с кодовым разделением методом прямой последовательности приводится в главе 12. Простейший пример СВМА с перестройкой частоты, кратковременное распределение частотного диапазона для различных источников сигнала, изображен на рис.
1!.14. В каждом из коротких временных интервалов происходит перераспределение частотных диапазонов. Как показано на рисунке, в течение интервала 1 сигнал 1 использует диапазон 1, сигналы 2 и 3 — диапазоны 2 и 3. Во время интервала 2 сигнал 1 "перескакивает" в диапазон 3, сигнал 2 — в диапазон 1, сигнал 3 — в диапазон 2 и т.д. Таким образом„ ресурс связи используется полностью, причем диапазоны пользователей перераспределяются в каждый последующий момент времени. Каждому пользователю присваивается псеадошумовой (рзецдопо!зе — Рг() код, который указывает последовательность перестройки частоты. Псевдошумовые коды ортогональны друг другу (или близки к ортогональным).
Более подробно псевдошумовые коды будут рассмотрены в разделе 12.2. На рис. 11.14 представлена существенно упрощенная модель схемы СОМА с перестройкой частоты, поскольку в приведенном примере из требований симметрии вытекает, что каждый сигнал изменяет частоту синхронно со всеми остальными сигналами. Однако в действительности этого не происходит. Одним из преимушеств схемы СОМА в сравнении с ТьтМА является то, что группы пользователей не нуждаются в синхронизации (синхронизнроваться должны только передатчики и приемники каждой группы). Частота Полоса 3 Полоса 2 Полоса 1 Время Интервал 2 Интервал 3 Интервал ! Рис. !1.14.
Уплотнение с кодовым разделением На блок-схеме, представленной на рис. 11.15, показан процесс модуляции с использованием перестройки частоты. Во время каждого изменения частоты генератор псевдошумовой последовательности направляет кодовую последовательность на устройство скачкообразной перестройки частоты. Данное устройство выдает одну из допустимых для скачка частоту. Допустим, что используется М-арная частот!тая манипуляция (М-агу йет)иепсу з)т(г! )теу(пя — МГ5К).
При обычной системе М5ГК данные модулируют несущую волну с фиксированной частотой. В случае Мг5К с перестройкой частоты (ГН-МГ5К) частота несущей скачет по всему диапазону частот. РН-модуляцию на рис, 11.15 можно рассматривать как процесс, состоящий из двух этапов: модуляции данных и модуляции перестройки частоты. Указанные действия могут быть совмещены — в этом случае модулятор на основе псевдошумового кода и собственно данных генерирует тон передачи. Подробно системы с перестройкой частоты рассматриваются в разделе 12.4. Может возникнуть вопрос: если схемы ГОМА и П)МА достаточно эффективны при распределении ресурса связи, какой смысл в использовании смешанного метода? Ответом могут служить уникальные преимущества СОМА. 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
