all (960719), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Уплотнение с пространственным разделениемПространственное мультиплексирование (MIMO) - метод пространственногокодирования сигнала, позволяющий увеличить полосу пропускания канала, при которомпередача данных осуществляется с помощью N антенн и их приёма М антеннами.Передающие и приёмные антенны разнесены настолько, чтобы достичь слабойкорреляции между соседними антеннами.Математическая модель (см.
рисунок):Рассмотрим MIMO-систему с N передающими и M приемнымиантеннами (антенными элементами). Тогда свойства MIMOканала, соединяющего m-ый передающий элемент с n-нымприёмным элементом описываются комплекснымиканальными коэффициентами. Данные коэффициентыобразуют канальную матрицуразмера NxM. Их значенияслучайно изменяются со временем из-за наличиямноголучевого распространения сигнала.— вектор передаваемых сигналов;— вектор собственных шумов приемных элементовантенны;— вектор принятого сообщения.Сигнал на приемной стороне записывается следующимобразом:(ДАЛЬШЕ МОЖНО НЕ ПИСАТЬ, ИМХО)Алгоритмы обработки сигналов на приемной стороне можно выделить:алгоритмы, основанные на методе максимальногоправдоподобия (ML, Maximum Likelihood);алгоритмы, основанные на методе минимальных среднеквадратичныхотклонений (МСКО);алгоритмы, основанные на методе форсирования нуля (обнуления, zeroforcing, ZF)Пространственное разделение подканалов в системах MIMOможет быть реализовано следующими способами:1.
Способом разнесения потоков по задержке.2. Способом разнесения посредством пространственновременного кодирования (логическое развитие первогоспособа).3. Способом ортогонального блочного кодирования (вчастности, методом ортогонального блочногокодирования Аламоути).4. Способом ортогонального кодирования методом прямогорасширения спектра DSSS.5. Способом введения диаграммообразующей схемы (ДОС).6.
Способом ортогонального расположения частотсигналов (несущих) по передающим трактам. [4]7. Способом ортогонального поляризационного разделениясигналов8. Сочетанием нескольких указанных способов15. Уплотнение с частотным разделением??? ????????? ??????????????????? ?????? ?????? ????????? ?????? ??????? ?? ????????? ????? ????? (??????????) n, ??????????????? ?? ?????? ???????? ?????? ???????????? ??????????? ?????? 4 ???. ????????, ?? ???.1 ???????? ????? ?????? ?? ??????? ??????? ? ??????? 4 ???, ?????????? ??? ?????? ?????, ? ?????????, ?????????? ?? 60 ??? ? ?????????? ??????????? ?????????.Принцип работы:Первичные индивидуальные сообщения модулируют поднесущиечастоты в модуляторах.Эти модулированные сигналы поступают на входы частотныхфильтров.
На выходах, формируются спектры канальных сигналов, которыезанимают соответствующие полосы частот.Эти спектры суммируются и поступают в групповой модулятор М,который переносит суммарный спектр группового канального сигнала вобласть частот, отведенных для передачи данной группы каналов.На приемном конце в демодуляторе П спектр полученного сигналапреобразуется в спектр переданного сигнала, который затем в фильтрахделится на полосы соответствующие отдельным каналам.Демодуляторы преобразуют выделенные сигналы в исходныесообщения.Для приемлемой работы такой схемы необходимо иметь частотныефильтры, каждый из которых должен пропускать без ослабления толькосоответствующие им полосы частот в которых сосредоточена основная частьэнергии передаваемых сигналов. Так как спектры реальных сигналовсодержат 80-90% энергии, то происходит взаимное наложениеэнергетических спектров, приводящее к переходным помехам.
На практикеэто обстоятельство учитывается за счет введения защитных частотныхинтервалов между полосами частот соседних каналов. Это приводит к тому,что лишь около 80% полосы пропускания линии связи используется дляпередачи информации.Наглядная иллюстрация схемы частотного уплотнения функционирование в одном городе нескольких радиостанций, работающих наразных частотах. Для надежной отстройки друг от друга их рабочие частотыдолжны быть разделены защитным частотным интервалом, которыйпозволяет исключить взаимные помехи.Эта схема, хотя и позволяет использовать множество устройств наопределенной территории, сама по себе приводит к неоправданномурасточительству обычно скудных частотных ресурсов, поскольку требуетвыделения своей частоты для каждого беспроводного устройства.16.
Уплотнение с временным разделением (TimeDivision Multiplexing - TDM)В данной схеме распределение каналов идет по времени, т. е. каждыйпередатчик транслирует сигнал на одной и той же частотеобласти s, но вразличные промежутки времени(как правило, циклическиповторяющиеся) при строгих требованиях ксинхронизациипроцесса передачи.Подобная схема достаточно удобна, так как временные интервалымогут динамично перераспределяться между устройствами сети.
Устройствамс большим трафиком назначаются более длительные интервалы, чемустройствам с меньшим объемом трафика.Основной недостаток систем с временным уплотнением - этомгновенная потеря информации при срыве синхронизации в канале,например из-за сильных помех, случайных или преднамеренных.
Однакоуспешный опыт эксплуатации таких знаменитых TDM-систем, как сотовыетелефонные сети стандарта GSM, свидетельствует о достаточной надежностимеханизма временного уплотнения.Рис. 1 Принцип временного разделения каналовПримеры использования: В PDH (цифровой метод передачи данных и голоса), также известномкак PCM-системы, для цифровой передачи нескольких телефонныхзвонков по одному медному кабелю с четырьмя проводами или поволоконно-оптической линии; В Синхронных оптических сетях (SONET); RIFF (WAV), звуковой стандарт, чередующий левый и правыйстереоканалы из одного источника; В стереоскопических очках, при разделении на левый и правый каналы.17.
Сравнение различныхПреимущества и недостаткисхеммультиплексирования.1) С частотным разделением: эта схема, хотя и позволяет использоватьмножество устройств на определенной территории, сама по себе приводит кнеоправданному расточительству обычно скудных частотных ресурсов,поскольку требует выделения своей частоты для каждого беспроводногоустройства.2) С временным разделением: подобная схема достаточно удобна, таккак временные интервалы могут динамично перераспределяться междуустройствами сети. Устройствам с большим трафиком назначаются болеедлительные интервалы, чем устройствам с меньшим объемом трафика.Основной недостаток систем с временным уплотнением - это мгновеннаяпотеря информации при срыве синхронизации в канале, например из-засильных помех, случайных или преднамеренных. Однако успешный опытэксплуатации таких знаменитых TDM-систем, как сотовые телефонные сетистандарта GSM, свидетельствует о достаточной надежности механизмавременного уплотнения.3) Пространственное мультиплексирование: ?????18.
OFDMOFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing —мультиплексирование с ортогональным частотным разделениемсигналов). Данная схема делит широкую полосу спектра на множествоузких фрагментов, по которым параллельно передаются различныебиты.Поднесущие плотно упакованы вместе в частотной области. Такимобразом, сигналы от каждой поднесущей простираются в смежные.как видно на рисунке, частотная характеристика каждой поднесущейразработана так, чтобы в центре смежных поднесущих это был ноль.Поднесущая поэтому может быть выбрана в своей центральной частотебез помех от соседних. Чтобы это работало, необходим защитныйинтервал (рис.
2)времени, чтобы повторить часть символьных сигналовво времени так, чтобы у них была желаемая частотная характеристика.Однако эти служебные издержки намного меньше, чем при большомколичестве защитных полос.рисунок 2.OFDM используется в 802.11, кабельных сетях и сетях линииэлектропередачи. Запланировано ее при- менение в сотовых системахчетвертого поколения. Обычно один высокоскоростной.19. Технология расширенного спектра. FHSS.<!—примерно тоже самоеhttp://www.intuit.ru/studies/courses/1004/202/lecture/5236?page=6-->Псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ, англ.
frequencyhopping spread spectrum, FHSS). Суть метода заключается впериодическом скачкообразном изменении несущей частоты понекоторому алгоритму, известному приёмнику и передатчику.Преимущество метода — простота реализации, недостаток — задержкав потоке данных при каждом скачке. Метод используетсяв Bluetooth; GSM;Метод расширения спектра скачкообразной перестройкой частоты(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS):• На каждой несущей частоте для передачи дискретной информацииприменяются стандартные методы модуляции, такие как FSK или PSK.• Для синхронизации, для обозначения начала каждого периодапередачи в течение некоторого времени передаются синхробиты.• Полезная скорость этого метода кодирования оказывается меньшеиз-за постоянных накладных расходов на синхронизацию.Несущая частота меняется в соответствии с номерами частотныхподканалов, вырабатываемых алгоритмом псевдослучайных чисел.• Псевдослучайная последовательность зависит от некоторогопараметра, который называют начальным числом.• Если приемнику и передатчику известны алгоритм и значениеначального числа, то они меняют частоты в одинаковойпоследовательности, называемой последовательностьюпсевдослучайной перестройки частотыМетод ППРЧ используется как в военной, так и в гражданской сфере:сигнал передающийся с использованием данного метода устойчивк глушению сигнала (до того момента, пока третья сторона, не знаетиспользуемую последоватлеьность чисел), что позволяет егоиспользовать в военных целях (однако, сигнал все равно требуетдополнительного шифрования).В гражданской сфере ППРЧ используется, например, в рациях: рация«прыгает» по 50 частотам из доступных 700, что позволяет получитьдесять миллиардов уникальных частотно-временных матриц, которыеиспользуются в этой технологии как каналы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
