Separácia signálov. Frekvenčné oddelenie signálov. Časové oddelenie signálov. Oddelenie signálov podľa formy (kódu). Fázové oddelenie signálov

Na oddelenie signálov možno použiť nielen frekvenciu (FDM) a čas (TDM), ale aj tvar signálov. Oddelenie kanálov podľa formy zatiaľ nenašlo také široké využitie ako frekvencia a čas. Jeho súčasné uplatnenie a perspektívy najviac súvisia s viacnásobným prístupom v mobilných a satelitných systémoch. V mobilnej komunikácii sa kódové delenie považuje za jeden z hlavných typov viacnásobného prístupu z hľadiska implementácie koncepcie rozvoja mobilných komunikačných systémov IMT-2000.

Technológia delenia kanálov podľa formy znamená možnosť súčasnej prevádzky skupiny rôznych rádiových zariadení (mobilné terminály, jednotlivé rádiové stanice, satelitné zemské stanice atď.) v spoločnom frekvenčnom pásme. Rádiové signály tvoria celkový (skupinový) signál , ktorý prichádza do prijímacích zariadení používateľov. Vzájomná ortogonalita signálov poskytuje korelačnému prijímaču výber požadovaného signálu z .

Asynchrónne adresné komunikačné systémy

V niektorých prípadoch je ťažké dosiahnuť presnú synchronizáciu. Tomuto treba čeliť napríklad pri organizovaní prevádzkovej komunikácie medzi mobilnými objektmi (autá, lietadlá) alebo pri organizovaní prevádzkovej komunikácie pomocou umelých zemských satelitov ako opakovačov. V týchto prípadoch možno použiť asynchrónne viackanálové komunikačné systémy, keď sa signály všetkých účastníkov prenášajú v spoločnom frekvenčnom pásme a kanály nie sú navzájom časovo synchronizované. V systémoch s voľným prístupom je každému kanálu (účastníkovi) pridelená určitá forma signálu, ktorá je charakteristickou črtou, „adresou“ tohto účastníka, odtiaľ názov asynchrónne adresné komunikačné systémy (AACC).

Adresa účastníka môže byť zakódovaná ako pseudonáhodné (šumové) signály alebo ako sekvencia niekoľkých rádiových impulzov s rovnakou alebo odlišnou frekvenciou. Ak majú rádiové impulzy rôzne frekvenčné vyplnenie, potom hovoria, že adresa je zakódovaná vo forme časovo-frekvenčnej matice (FWM). Adresy sa líšia tak v časových intervaloch medzi rádiovými impulzmi, ako aj vo frekvenciách ich plnenia.

Zvážte princíp činnosti AACC na základe zovšeobecneného blokového diagramu (obr. 8.15).

Vysielané správy prijaté zo zdrojov sú pulzne modulované. Niektoré systémy využívajú PPM, iné využívajú nejakú formu delta modulácie. Potom sa každý impulz získaný ako výsledok primárnej impulzovej modulácie prevedie na adresovú sekvenciu impulzov oddelených pauzami.

Vytváranie sekvencií adries sa vykonáva pomocou oneskorovacej linky (DL), ktorá má odbočky, ako je znázornené na obr. 8.15.

Na vytvorenie adresy sa používajú iba klepnutia z a pre inú adresu sa používa iná kombinácia klepnutí. Tieto impulzy sa líšia frekvenciou ich plnenia (zo všetkých takýchto frekvencií v systéme zhutňovania) a môžu v čase zaberať rôzne polohy. Napríklad na obr. 8.16 ukazuje variant konštrukcie takýchto sekvencií adries pre systém s a .

Impulz prijatý ako výsledok primárnej impulznej modulácie správy je teda rozdelený na impulzy v oneskorovacej linke. Každý z týchto impulzov môže obsadiť jednu z pozícií v čase a je vysielaný na svojej vlastnej frekvencii.

Zmenou polohy impulzov v čase vzhľadom na prvý impulz, ako aj frekvencie plnenia impulzov, môžete získať veľké množstvo kombinácií kódov adries (veľký počet multiplexov).

Každý jednotlivý prijímač je nelineárne zariadenie obsahujúce oneskorovacie vedenia a koincidenčný obvod (CC) a reaguje len na určitú sekvenciu rádiových impulzov (obr. 8.17). Prijímač má pásmové filtre naladené na príslušné frekvencie. Výstupné impulzy každého filtra sú detekované a privádzané do oneskorovacích liniek, navrhnutých v súlade s adresou priradenou tomuto prijímaču tak, aby sa všetky impulzy na výstupoch časovo zhodovali. Na nelineárnom koincidenčnom obvode (CC) sa impulz objaví iba za podmienky, že oneskorené vstupné impulzy vo všetkých vetvách sa zhodujú. Ak však z výstupov oneskorovacích vedení na vstup koincidenčného obvodu príde aspoň jeden z impulzov nie súčasne so zvyškom, potom sa signál na výstupe SS neobjaví. Vďaka tomu prijímač odpovedá iba na kombináciu kódov adresy, ktorá mu bola pridelená.

Opísaný proces rozdeľovania správ (t.j. extrahovanie iba kombinácie kódov adries priradených prijímaču) je znázornený na obr. 8.17. Vstup prijímača prijíma skupinový signál obsahujúci najmä dve správy (tieňované a netienené rádiové impulzy). Prijímacie zariadenie odpovedá len na jemu priradenú kombináciu frekvencie a času adresy zobrazenú tieňovanými impulzmi, t.j. zvýrazní správu. Impulzy z výstupu koincidenčného obvodu sú prevedené na prijatú správu v pulznom demodulátore (PD) v súlade s použitou pulznou moduláciou.

Na nadviazanie komunikácie s konkrétnym účastníkom stačí zvoliť vhodné pozície jednotlivej oneskorovacej linky na vysielači podľa kombinácie kódov adries. V týchto systémoch nie je potrebné žiadne frekvenčné ladenie, čo výrazne znižuje náklady na zariadenie a zabezpečuje jeho spoľahlivosť.

o kanály s frekvenčným delením(FDM) každá zo správ, ktoré sa majú preniesť, zaberá frekvenčné pásmo štandardného kanála PM. V procese vytvárania skupinového signálu je každému kanálu priradené frekvenčné pásmo, ktoré sa neprekrýva so spektrami iných signálov. Potom celková šírka pásma N-skupina kanálov sa bude rovnať . Za predpokladu, že sa použije modulácia s jedným postranným pásmom a každý kanálový signál zaberá frekvenčné pásmo, pre spektrum skupinového signálu získame

Skupinový signál sa prevedie na linkový signál s l (t) a prenáša sa cez komunikačnú linku (prenosová cesta). Na prijímacej strane, po konverzii lineárneho signálu na skupinový signál, ten pomocou pásmových kanálových filtrov Ф TO(pozri obr. 11.1) so šírkou pásma a demodulátormi D TO sa skonvertuje na správu kanála, ktorá sa odošle príjemcom správ.

Na vstup prijímacieho zariadenia i- signály všetkých kanálov N kanály. Aby sa oddelili signály bez vzájomného rušenia, každý z filtrov Ф i musia prechádzať bez útlmu len tie frekvencie, ktoré patria danej i-tý kanál; frekvencie signálov všetkých ostatných kanálov filter Ф i musí potlačiť. V dôsledku neideálnych charakteristík pásmových kanálových filtrov dochádza medzi kanálmi k vzájomnému presluchu. Na zníženie týchto interferencií na prijateľnú úroveň je potrebné zaviesť ochranné frekvenčné intervaly medzi kanálmi. V moderných viackanálových telefónnych komunikačných systémoch je každému kanálu pridelené frekvenčné pásmo 4 kHz, hoci frekvenčné spektrum prenášaných rečových signálov je obmedzené na pásmo 300 ... 3400 Hz, t.j. šírka signálového spektra je 3,1 kHz. V tomto prípade teda = 0,9 kHz. To znamená, že vo viackanálových FDM systémoch sa efektívne využíva približne 80 % šírky pásma prenosovej cesty. Okrem toho je potrebné zabezpečiť veľmi vysoký stupeň linearity celej skupinovej cesty.

o kanály s časovým delením(TSC) je na prenos signálu každého kanálu viackanálového systému striedavo poskytnutá skupinová cesta pomocou synchrónnych spínačov vysielača a prijímača. Štrukturálna schéma viackanálového prenosového systému s TRC je znázornená na obr. 11.2.

Ako kanálové signály v systémoch s TDM sa používajú sekvencie modulovaných impulzov, ktoré sa neprekrývajú v čase (napríklad v amplitúde). Sada kanálových signálov tvorí skupinový signál.

Vďaka časovému rozdeleniu je možný aj presluch medzi kanálmi, čo je spôsobené najmä dvoma dôvodmi. Prvým dôvodom je nedokonalosť frekvenčnej odozvy a fázovej odozvy prenosovej cesty a druhým nedokonalosť synchronizácie prepínačov na vysielacej a prijímacej strane. Aby sa znížila úroveň vzájomného rušenia počas TRC, je potrebné zaviesť aj ochranné časové intervaly. To si vyžaduje skrátenie trvania impulzu každého kanála a v dôsledku toho rozšírenie spektra signálu. Takže vo viackanálových telefónnych komunikačných systémoch je pásmo efektívne využívaných frekvencií F B= 3100 Hz. V súlade s Kotelnikovovou teorémou vzorkovania minimálna hodnota vzorkovacej frekvencie f D = 2f V= 6200 Hz. V reálnych systémoch si však človek vyberá f D\u003d 8 kHz (s okrajom).

TDM a FDM sú teoreticky ekvivalentné z hľadiska efektívnosti využívania frekvenčného spektra, avšak v reálnych podmienkach sú systémy s TDM v tomto ukazovateli o niečo horšie ako systémy s FDM z dôvodu ťažkostí pri znižovaní úrovne vzájomného rušenia pri oddeľovaní. signály. Systémy s TDM však majú nepopierateľnú výhodu v tom, že v dôsledku rozdielneho načasovania prenosu signálov z rôznych kanálov nemajú presluchy nelineárneho pôvodu. V systémoch RTO je faktor výkyvu nižší. Okrem toho je výbava RMC oveľa jednoduchšia ako výbava PMC. TDM nachádza najširšie uplatnenie v digitálnych prenosových systémoch s PCM.

Špeciálny prípad časovej separácie je fázová separácia signálov, na ktorom je možné zabezpečiť len dvojkanálový prenos.

Vo všeobecnom prípade signály zaberajúce spoločné frekvenčné pásmo a prenášané súčasne môžu byť oddelené, ak je splnená podmienka ich lineárnej nezávislosti alebo podmienka ortogonality.

Tieto požiadavky sú splnené signály, ktoré sa líšia tvarom. Digitálne viackanálové systémy s oddelenými vlnami využívajú ortogonálne sekvencie vo forme Walshových funkcií. Zovšeobecnenie delenia podľa formy, sú komunikačné systémy s asynchrónnou adresou(AACC). V takýchto systémoch sa ľahko realizujú rezervy šírky pásma vyplývajúce z "málo aktívnych" účastníkov. Tak je napríklad možné zorganizovať 1000-kanálový komunikačný systém, v ktorom súčasne vysiela ľubovoľných 50-100 účastníkov z tisícky.

o kombinovaná separačná metóda skupinový signál je zobrazenie určitých kombinácií správ jednotlivých kanálov pomocou čísel zodpovedajúcich číslu kombinácie. Tieto čísla môžu byť prenášané pomocou diskrétnych modulačných signálov akéhokoľvek druhu. Napríklad pre binárne kódy (m=2) a počet kanálov N=2 skupinová správa môže nadobudnúť možné hodnoty zodpovedajúce rôznym kombináciám núl a jednotiek: 00, 01, 10, 11. N-kanálové systémy budú vyžadovať rôzne hodnoty modulovaného parametra (frekvencia, fáza). Vo všeobecnosti možno súčasne modulovať viacero parametrov nosnej vlny, napríklad amplitúdu a fázu, frekvenciu a fázu atď. Bloková schéma viackanálového systému s kombinačnou (kódovou) separáciou (kompresiou) je znázornená na obr. 11.3. .

Obr.11.3. Schéma štruktúry viackanálového systému s kombinovaným tesnením

V poslednom čase je o systémy veľký záujem amplitúdovo-fázová modulácia(APM), ktorá môže byť realizovaná schémou kvadratúrnej modulácie. V systémoch AFM počas intervalu prenosu jedného elementárneho signálu jeho fáza a amplitúda nadobúdajú hodnoty vybrané z množstva možných diskrétnych hodnôt amplitúd a fáz. Každá kombinácia hodnôt amplitúdy a fázy predstavuje jeden z viacpolohových skupinových signálov s kódovou základňou. Signály APM môžu byť generované aj viacúrovňovou amplitúdovou a fázovou moduláciou dvoch kvadratúrnych (fázovo posunutých) oscilácií nosnej frekvencie.

V posledných rokoch sa úspešne rozvíja aj teória. štruktúry signál-kód(Sk), zameraný na zvýšenie prenosovej rýchlosti a odolnosti voči šumu s výrazným obmedzením energie a obsadeného frekvenčného pásma. Otázky teórie QCM sú diskutované v kapitole 11.

P R O V A D A 16

téma:

Text prednášky o disciplíne:"Teória elektrickej komunikácie"

Kaliningrad 2013

Text prednášky č.27

podľa disciplíny:"Teória elektrickej komunikácie"

"Frekvencia, čas a fázové oddelenie signálov"

Úvod

Najdrahším prvkom komunikačného systému je komunikačná linka. V prenosových systémoch môžu byť spoločným médiom koaxiálne, symetrické alebo optické káble, nadzemné komunikačné káble alebo rádiové spojenia. Je potrebné kondenzovať fyzické obvody a súčasne prenášať informácie z niekoľkých koncových prostriedkov komunikácie pozdĺž nich. Utesnenie komunikačného vedenia sa vykonáva pomocou plombovacieho zariadenia, ktoré spolu s prenosovým médiom tvorí viackanálový prenosový systém.

Viackanálový prenosový systém(MSP) je súbor technických prostriedkov, ktoré zabezpečujú súčasný a nezávislý prenos dvoch alebo viacerých signálov po jednom fyzickom okruhu alebo komunikačnej linke.

Vo viackanálových telekomunikáciách sa používajú FDM a TDM. Kódové delenie kanálov nachádza uplatnenie v mobilných rádiokomunikačných systémoch.

Pri FDM je každému komunikačnému kanálu priradené určité spektrum (pásmo) frekvencií. Počas TRC sa do komunikačnej linky prenášajú sekvencie veľmi krátkych impulzov, ktoré obsahujú informácie o primárnych signáloch a sú vzájomne posunuté v čase.

FDM MSP sú analógové systémy, zatiaľ čo VDM MSP sú digitálne systémy.

Na tieto účely sa vytvárajú systémy s viacnásobným prístupom a zhutňovaním. Práve tieto systémy sú základom modernej komunikácie.

Frekvenčné delenie signálov

Funkčná schéma najjednoduchšieho viackanálového komunikačného systému s delením kanálov podľa frekvencie je znázornená na obr. jeden

V zahraničných zdrojoch sa na označenie princípu frekvenčného delenia kanálov (FCD) používa termín Frequency Division Multiply Access (FDMA).

Po prvé, v súlade s prenášanými správami, primárne (individuálne) signály majúce energetické spektrá , ,..., modulujú čiastkové nosné frekvencie každého kanála. Túto operáciu vykonávajú modulátory , ,..., kanálových vysielačov. Spektrá kanálových signálov získané na výstupe frekvenčných filtrov , ,..., obsadzujú frekvenčné pásma , ,..., , ktoré sa vo všeobecnosti môžu svojou šírkou líšiť od spektier správ , ,..., . Pri širokopásmových moduláciách, ako je FM, šírka spektra , t.j. všeobecne . Pre jednoduchosť budeme predpokladať, že sa používa AM-OBP (ako je zvykom v analógových SP s FDM), t.j. A .

Vystopujme hlavné fázy vzniku signálu, ako aj zmenu týchto signálov v procese prenosu (obr. 2).

Budeme predpokladať, že spektrá jednotlivých signálov sú konečné. Potom je možné zvoliť subnosné w K tak, aby sa pásma ,..., neprekrývali v pároch. Za tejto podmienky signály ; vzájomne ortogonálne.

Potom sa spektrá , ,..., spočítajú a ich súčet ide do skupinového modulátora (). Spektrum sa tu prenáša do frekvenčného rozsahu prideleného na prenos danej skupiny kanálov pomocou oscilácií nosnej frekvencie, t.j. skupinový signál sa prevedie na linkový signál. V tomto prípade je možné použiť akýkoľvek druh modulácie.

Na prijímacom konci je linkový signál privádzaný do skupinového demodulátora (prijímača P), ktorý premieňa spektrum linkového signálu na spektrum skupinového signálu. Spektrum skupinového signálu je potom opäť rozdelené do samostatných pásiem zodpovedajúcich jednotlivým kanálom pomocou frekvenčných filtrov , ,.... Nakoniec kanálové demodulátory D konvertujú spektrá signálu na spektrá správ určené pre príjemcov.

Z vyššie uvedených vysvetlení je ľahké pochopiť význam frekvenčnej metódy oddeľovania kanálov. Pretože každá skutočná komunikačná linka má obmedzenú šírku pásma, potom pri viackanálovom prenose je každému jednotlivému kanálu priradená určitá časť celkovej šírky pásma.

Na prijímacej strane signály všetkých kanálov pracujú súčasne, pričom sa líšia polohou ich frekvenčných spektier na frekvenčnej škále. Na oddelenie takýchto signálov bez vzájomného rušenia musia prijímače obsahovať frekvenčné filtre. Každý z filtrov musí prepustiť bez útlmu len tie frekvencie, ktoré patria signálu tohto kanála; frekvencie signálov všetkých ostatných kanálov, musí filter potlačiť.

V praxi to nie je možné. Výsledkom je vzájomné rušenie medzi kanálmi. Vznikajú tak v dôsledku neúplnej koncentrácie energie signálu k-tého kanála v rámci daného frekvenčného pásma, ako aj v dôsledku nedokonalosti skutočných pásmových filtrov. V reálnych podmienkach je potrebné počítať aj so vzájomnou interferenciou nelineárneho pôvodu, napríklad z dôvodu nelineárnosti charakteristík skupinového kanála.

Pre zníženie presluchov na prijateľnú úroveň je potrebné zaviesť ochranné frekvenčné intervaly (obr. 3).

Napríklad v moderných viackanálových telefónnych komunikačných systémoch je každému telefónnemu kanálu pridelené frekvenčné pásmo kHz, hoci frekvenčné spektrum prenášaných zvukových signálov je obmedzené na pásmo od

Ak vezmeme do úvahy najjednoduchšiu sieť pozostávajúcu z dvoch bodov A a B, medzi ktorými je organizovaných N digitálnych kanálov (tu nie je uvedené ako), potom je možný nezávislý prenos signálu cez tieto kanály, ak tieto kanály rozdelený medzi sebou. Sú možné nasledujúce spôsoby rozdelenia kanálov medzi dva body:

Priestorové delenie (rozdelenie priestoru), používanie rôznych prenosových médií na organizáciu kanálov;

Časové delenie, ktoré prenáša digitálne signály v rôznych časových intervaloch v rôznych kanáloch;

Rozdelenie kódu, pri ktorom k rozdeleniu dochádza použitím špecifických hodnôt kódu pre každý signál;

Separácia vlnových dĺžok, pri ktorej sa digitálne signály prenášajú cez digitálne kanály organizované na rôznych vlnových dĺžkach v optickom kábli;

Oddelenie podľa spôsobu pri organizovaní kanála na rôznych typoch elektromagnetických vĺn (módov) dutých vlnovodov a optických káblov;

Oddelenie dutých vlnovodov a optického kábla polarizáciou elektromagnetickej vlny.

Vo všetkých prípadoch rozdelenie kanálov medzi dva uzly neznamená prítomnosť jediného média na šírenie elektromagnetického signálu. Na prenos signálov v jednom prenosovom médiu sú kanály oddelené jedným alebo druhým atribútom (okrem priestorového) zoskupené pomocou kombinovanej (multiplexnej) operácie, čím sa vytvorí digitálny prenosový systém (DTS).

V digitálnych prepínacích systémoch (DSC) sa takáto kombinácia a oddelenie signálov najčastejšie vyskytuje pomocou multiplexovania s časovým delením. Časový multiplex je v súčasnosti dôležitou súčasťou nielen DSP, ale aj CSC a zohráva rozhodujúcu úlohu najmä na rozhraní týchto systémov. V telefónii je časový multiplex definovaný ako nástroj na distribúciu (oddeľovanie a kombinovanie) telefónnych kanálov v čase pri prenose cez jedinú fyzickú komunikačnú linku. V tomto prípade sa používa jeden z typov pulznej modulácie. Každý impulz zodpovedá signálu jedného z kanálov, signály z rôznych kanálov sa prenášajú postupne.

Princíp časovej kombinácie signálov je znázornený na obr. 1.8, na ktorom je znázornený rotačný komutátor TO(v strede) pripojené striedavo k výstupom kanálovej sekvencie. Prepínač je súčasne pripojený k výstupu kanálu 1 t, na výstup kanála 2 t2, na výstup kanála N v danom čase t N , po ktorom sa proces opakuje. Výsledný výstupný signál bude pozostávať zo sekvencie signálov z rôznych kanálov, vzájomne posunutých o čas o.

K oddeleniu signálov na prijímacej strane dôjde podobným spôsobom: otočný komutátor sa postupne pripojí ku kanálom, pričom prvý signál vysiela na kanál číslo 1, druhý signál na kanál číslo 2 atď. Je zrejmé, že činnosť prepínačov na prijímacej a vysielacej strane musí byť určitým spôsobom synchronizovaná, aby signály prichádzajúce po linke smerovali do potrebných kanálov. Na obr. 1.9 ukazuje časové diagramy pre prípad kombinovania troch kanálov, cez ktoré sa prenášajú amplitúdovo-impulzne modulované signály.

Ako bolo uvedené vyššie, DSP používa signály PCM, čo sú sekvencie digitálneho kódu pozostávajúce z niekoľkých bitov.

dočasné združenie niekoľko PCM signálov je kombináciou kódových sekvencií prichádzajúcich z rôznych zdrojov na spoločný prenos cez spoločnú linku, v ktorej je linka súčasne určená na prenos len jednej z prijatých kódových sekvencií.

Časové kombinovanie PCM signálov je charakterizované množstvom parametrov. Cyklusčasové kombinovanie je súbor po sebe nasledujúcich časových intervalov pridelených na prenos PCM signálov z rôznych zdrojov. V cykle časovej kombinácie je každému PCM signálu pridelený špecifický časový interval, ktorého polohu je možné jednoznačne určiť. Pretože zvyčajne každý signál zodpovedá svojmu vlastnému prenosovému kanálu, nazýva sa takýto časový interval vyhradený pre prenos jedného kanála časový úsek(KI). Existujú dva typy cyklu - základné, ktorých trvanie sa rovná perióde vzorkovania signálu a supercyklus - opakujúca sa sekvencia po sebe nasledujúcich hlavných cyklov, v ktorých je poloha každého z nich jednoznačne určená.

Ryža. 1.8. Kruhová interpretácia časového multiplexovania

Ryža. 1.9. dočasné združenie

Pri budovaní PCM zariadení používajú homogénne dočasné združenie PCM signály, v ktorých sú rýchlosti kódových slov kombinovaných PCM signálov rovnaké. To umožňuje vyrábať skupinové združenie PCM signálov a na tomto základe stavia hierarchické systémy na prenos PCM signálov.

Kódové delenie a demodulácia signálov v rádiokomunikačných systémoch

1. PRINCÍP ČINNOSTI RÁDIOVÝCH KOMUNIKAČNÝCH SYSTÉMOV S KÓDOVÝM ROZDELENÍM SIGNÁLOV

Princíp činnosti bunkového komunikačného systému s kódovým delením možno ilustrovať na takomto jednoduchom príklade. Povedzme, že ste vo veľkej reštaurácii alebo obchode, kde ľudia neustále hovoria rôznymi jazykmi. Napriek okolitému hluku (polyfónii) partnerovi rozumiete, ak hovorí rovnakým jazykom ako vy. V skutočnosti, na rozdiel od iných digitálnych systémov, ktoré rozdeľujú pridelený rozsah do úzkych kanálov podľa frekvenčných (FDMA) alebo časových (TDMA) charakteristík, v štandarde CDMA je prenášaná informácia zakódovaná a kód je prevedený na širokopásmový signál podobný šumu, takže že ho možno znova extrahovať, pričom má kód iba na prijímacej strane. Zároveň je v širokom frekvenčnom pásme možné vysielať a prijímať mnohé signály, ktoré sa navzájom nerušia. Hlavnými konceptmi implementácie viacnásobného prístupu s kódovým oddelením od spoločnosti Oalcomm sú priame sekvenčné rozprestreté spektrum, Walshovo kódovanie a riadenie výkonu.

Širokopásmové pripojenie označuje systém, ktorý prenáša signál, ktorý zaberá veľmi širokú šírku pásma, ďaleko presahujúcu minimálnu šírku pásma skutočne potrebnú na prenos informácií. Napríklad nízkofrekvenčný signál možno prenášať pomocou amplitúdovej modulácie (AM) vo frekvenčnom pásme, ktoré je dvojnásobkom šírky pásma tohto signálu. Iné typy modulácie, ako je frekvenčná modulácia s nízkou odchýlkou ​​(FM) a AM s jedným postranným pásmom, umožňujú prenos informácií vo frekvenčnom pásme porovnateľnom s informačným signálom. V širokopásmovom systéme je pôvodný signál základného pásma (napr. signál telefónneho kanála) so šírkou pásma len niekoľko kilohertzov distribuovaný vo frekvenčnom pásme, ktoré môže byť široké niekoľko megahertzov. Ten sa uskutočňuje dvojitou moduláciou nosnej vlny prenášaným informačným signálom a širokopásmovým kódovacím signálom.

Hlavnou charakteristikou širokopásmového signálu je jeho základňa B, definovaná ako súčin šírky spektra signálu F a jeho periódy T.

V dôsledku vynásobenia signálu zdroja pseudonáhodného šumu informačným signálom sa jeho energia rozdelí do širokého frekvenčného pásma, t.j. jeho spektrum sa rozšíri.

Metódu širokopásmového prenosu objavil KE Shannon, ktorý ako prvý predstavil koncept kapacity kanála a vytvoril vzťah medzi možnosťou bezchybného prenosu informácií cez kanál s daným pomerom signálu k šumu a šírkou pásma. pridelené na prenos informácií. Pre akýkoľvek daný pomer signálu k šumu sa dosiahne nízka chybovosť prenosu zvýšením šírky pásma dostupnej na prenos informácií.

Treba poznamenať, že samotná informácia môže byť zavedená do širokopásmového signálu niekoľkými spôsobmi. Najznámejšou metódou je superponovanie informácií na širokopásmovú modulačnú kódovú sekvenciu pred moduláciou nosnej vlny, aby sa získal širokopásmový šum podobný NPS signál (obr. 1).

Úzkopásmový signál je vynásobený pseudonáhodnou sekvenciou (PRS) s periódou T, pozostávajúcou z N bitov s trvaním r0 každého. V tomto prípade sa základ NPS číselne rovná počtu prvkov PSS.

Táto metóda je vhodná pre akýkoľvek širokopásmový systém, ktorý využíva digitálnu sekvenciu na šírenie spektra vysokofrekvenčného signálu.

Podstatou širokopásmovej komunikácie je rozšírenie šírky pásma signálu, prenos širokopásmového signálu a extrahovanie užitočného signálu z neho prevedením spektra prijatého širokopásmového signálu na pôvodné spektrum informačného signálu.

Násobenie prijatého signálu rovnakým signálom zdroja pseudonáhodného šumu (PRN), aký je použitý vo vysielači, komprimuje spektrum užitočného signálu a zároveň rozširuje spektrum šumu pozadia a iných zdrojov rušenia. Výsledné zosilnenie signálu k šumu na výstupe prijímača je funkciou pomeru šírky pásma širokopásmového signálu k šírke základného pásma: čím väčšie je rozšírenie, tým väčší je zisk. V časovej oblasti je to funkcia pomeru bitovej rýchlosti v rádiovom kanáli k bitovej rýchlosti základného informačného signálu. Pre štandard IS-95 je pomer 128-násobok alebo 21 dB. To umožňuje systému pracovať s úrovňou rušenia až o 18 dB vyššou ako je požadovaný signál, pretože spracovanie signálu na výstupe prijímača vyžaduje iba 3 dB úrovne signálu nad úrovňou rušenia. V reálnych podmienkach je úroveň rušenia oveľa nižšia. Navyše, rozšírenie spektra signálu (až do 1,23 MHz) možno považovať za aplikáciu techník prijímania frekvenčnej diverzity. Signál počas šírenia v rádiovej ceste podlieha slabnutiu v dôsledku viaccestného charakteru šírenia. Vo frekvenčnej oblasti môže byť tento jav reprezentovaný ako efekt zárezového filtra s meniacou sa šírkou pásma zárezu (zvyčajne nie viac ako 300 kHz). V štandarde AMPS to zodpovedá potlačeniu desiatich kanálov a v systéme CDMA je potlačených len asi 25 % spektra signálu, čo nespôsobuje žiadne zvláštne ťažkosti pri obnove signálu v prijímači.

2. POUŽITIE ZODPOVEDNÝCH FILTROV NA DEMODULÁCIU KOMPLEXNÝCH SIGNÁLOV

Zložené signály používané v systémoch delenia kódov sa okrem veľkej bázy vyznačujú veľkou redundanciou, pretože všetky elementárne signály používané na prenos jedného symbolu binárneho kódu nesú rovnakú informáciu.

Príjem týchto signálov, ako aj príjem akýchkoľvek signálov s redundanciou, sa môže uskutočňovať prvok po prvku alebo ako celok. Pre systémy, kde sa používajú NPS, je typický príjem ako celok. Len spracovaním zloženého signálu ako celku je možné najmä realizovať oddelený príjem lúčov pri viaccestnom šírení a realizovať úplne iné výhody komunikácie cez BSS.

Príjem NPS, ako aj akýchkoľvek iných signálov, sa vykonáva pomocou optimálnych prijímačov, ktoré minimalizujú pravdepodobnosť chyby. Je známe, že štruktúra optimálneho prijímača závisí od typu modulácie, ako aj od toho, koľko parametrov signálu je známych v mieste príjmu (koherentný alebo nekoherentný príjem atď.). V každom prípade však optimálny prijímač obsahuje korelátor alebo prispôsobený filter a riešiteľ. Uvažujme o použití SF na príjem signálov podobných šumu s fázovým posunom PMSHPS (obr. 2), čo je široká škála komplexných signálov.

Prispôsobený filter (obr. 2) je prispôsobený NPS, ktorý prenáša informácie.

Ak sa použije NPS Uk(t), potom impulzná odozva SF

kde a je nejaká konštanta; T je trvanie NPS.

Predpokladajme, že signál Uk(t) sa použije na prenos "1" informačnej sekvencie a opačný signál -Uk(t) sa použije na prenos "O" (prenos (aktívna pauza).

Ako NPS zvolíme Barkerov kód (Ne=7). Potom

Priebeh Uk(t) je znázornený na obr.3. Zodpovedajúce filtre môžu byť analógové alebo diskrétne. Viacfrekvenčné NPS sa spracúvajú vo viackanálových SF a pre kompozitné signály typu PMSHPS sa používajú SF, ktoré sú postavené na báze multi-tap delay line (MLD). Ako MLZ, segmenty koaxiálneho kábla, sa používajú ultrazvukové oneskorovacie vedenia využívajúce povrchové akustické vlny (SAW). Diskrétne analógové SF sú tiež známe na zariadeniach s viazaným nábojom (CCD). Šírka pásma MLZ by nemala byť menšia ako šírka pásma NLS spektra.

Ak sa v diskrétnom SF vzorky konvertujú pomocou ADC do skupín kódov, potom sa filter zmení na digitálny SF. Na implementáciu digitálnych SF sa plánuje použiť špecializované veľké a extra veľké integrované obvody (LSI a VLSI). Prispôsobený filter má vlastnosť invariantnosti vzhľadom na amplitúdu, časovú polohu a počiatočnú fázu signálu.

Obrázok 3 ukazuje analógový lineárny SF na MLZ. Vďaka zahrnutiu fázových posúvačov (PV) znázornených na obr. 3 je takýto filter konzistentný so sekvenciou barterového kódu (NE = 7).

Podobný spôsob príjmu možno použiť, keď je známy tvar vlny Uk(t), čas začiatku a konca intervalu a nosná frekvencia RF oscilácie. Neznáma je len počiatočná fáza nosnej vlny, ktorá je však pre všetky prvky zloženého signálu rovnaká (obr. 2). V tomto prípade sa hovorí o nekoherentnej recepcii s koherentnou akumuláciou. Nekoherentnosť príjmu je spôsobená tým, že na vstup stroboskopického zariadenia CS sa neprivádza samotný signál, ale jeho obálka. SF teda implementuje optimálny spôsob príjmu známeho signálu s neurčitou fázou.

Obrázok 4a zobrazuje napätie na výstupe SF Ucf(t), ktoré v reálnom čase opakuje autokorelačnú funkciu NPS, s ktorou je filter spárovaný. Porovnanie obr. 2 s obr. 4a umožňuje overiť, že SF má významný vplyv na NPS a odozva filtra, opakujúca ACF signálu, má malú podobnosť so samotným signálom pôsobiacim na vstupe SF.

Obrázok 4, 6 ukazuje napätie na výstupe detektora obálok.