Frekvencie, antény, širokopásmový signál. Širokopásmové komunikačné systémy. Ich účel a vlastnosti

Čo je porovnateľné s centrálnou frekvenciou. Niekedy sa používa koeficient 1/10, t.j. ak je šírka spektra približne 1/10 frekvencie, pri ktorej sa signál prenáša, potom sa signál považuje za širokopásmový. Pri užšom spektre bude signál úzkopásmový, pri širšom spektre ultraširokopásmový.

• Diskrétne frekvenčné signály, DS
• Signály s fázovým kľúčom, PM
• Frekvenčne modulované signály, FMS
• Metóda rozprestretého spektra priamej sekvencie (DSSS) Rozšírené spektrum)

Nadácia Wikimedia.

2010.

Pozrite si, čo sú „Širokopásmové signály“ v iných slovníkoch: GOST R ISO 12124-2009: Akustika. Metódy merania akustických charakteristík načúvacích prístrojov na ľudskom uchu - Terminológia GOST R ISO 12124 2009: Akustika. Metódy merania akustické vlastnosti

načúvacie pomôcky na ľudskom uchu pôvodný dokument: 3,18 azimutový uhol dopadu zvuku: Uhol medzi rovinou symetrie… …

Viaccestný efekt je efekt pozorovaný počas šírenia signálu. Vyskytuje sa za predpokladu, že v mieste príjmu rádiového signálu nie je len priamy signál, ale aj jeden alebo viacero odrazených lúčov. Zjednodušene povedané, k anténe... ... Wikipedia - (z Rádia... a lat. locatio umiestnenie, usporiadanie) oblasť vedy a techniky, ktorej predmetom je pozorovanie rádiotechnickými metódami (radarové pozorovanie) rôznych objektov (cieľov), ich detekcia, rozpoznávanie, . ... ...

Veľká sovietska encyklopédia Zmena signálu vo fyzikálnom množstve, nesúci informácie , určitým spôsobom zakódovaná alebo synchronizovaná (vopred dohodnutá s príjemcom) absencia zmeny fyzikálnej veličiny. Jeden z základné pojmy

kybernetika. Vo... ... Wikipédii

Frekvenčné spektrum 1 2 GHz Spektrum vlnových dĺžok od 30 do 15 cm Klasifikácia ITU (ruská) ELF ELF ILF VLF LF MF HF VHF ... Wikipedia HYDROAKUSTICKÁ KOMUNIKÁCIA - výmena informácií cez vodné prostredie, prostredníctvom ktorej sú hydroakustické signály distribuované medzi hladinovými plavidlami, ponorkami, potápačmi atď. Vysielané informácie sú rečové signály a kódované správy. Hydroakustická komunikácia......

Nezamieňať so skratkou. Požiadavka „Kryptografia“ je presmerovaná sem; o tajnom písaní v starovekej Rusi, pozri staré ruské tajné písmo. Steganografia (z gréckeho στεγανός skryté + γράφω píšem; doslova „tajné písanie“) je veda o ... ... Wikipedia

diferenciálne porovnanie- 3.27 rozdielové porovnanie: Meranie, pri ktorom sa úroveň testovacieho signálu odpočíta od SPL v bode merania. Poznámka Ak sa používajú širokopásmové signály, musia sa merať úrovne zvuku... ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie

koeficient prenosu zvuku otvoreného ucha- Koeficient prenosu zvuku otvoreného ucha 3,29 (skutočný zisk bez pomoci ucha REUG): Rozdiel medzi úrovňou akustický tlak v bode merania a úroveň testovacieho signálu v závislosti od frekvencie testovacieho signálu s otvoreným zvukovodom.… … Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie

koeficient prenosu zvuku ucha pokrytého zapnutým načúvacím prístrojom- 3,33 koeficient prenosu zvuku ucha pokrytého zapnutým načúvacím prístrojom (real earided gain REAG): Rozdiel medzi hladinou akustického tlaku v bode merania a úrovňou testovacieho signálu v závislosti od frekvencie testovacieho signálu ... ... Slovník-príručka termínov normatívnej a technickej dokumentácie

Širokopásmové signály (signály s rozprestretým spektrom) používané na prenos digitálnych informácií sa vyznačujú tým, že ich frekvenčné pásmo je oveľa väčšie ako rýchlosť prenosu informácií bit/s. To znamená, že rozprestreté spektrum pre širokopásmové signály je oveľa väčšie ako jedno. Je potrebné prekonať vysokú redundanciu, ktorá je vlastná širokopásmovým signálom vysoké úrovne rušenie, ku ktorému dochádza pri prenose digitálnych informácií cez niektoré rádiové a satelitné kanály. Keďže kódovaný signál má tiež koeficient šírenia väčší ako jedna a kódovanie je účinnou metódou zavedenia redundancie, vyplýva z toho, že kódovanie - dôležitý prvok pri syntéze širokopásmových signálov.

Druhým dôležitým prvkom používaným pri syntéze širokopásmových signálov je pseudonáhodnosť, vďaka ktorej sú signály podobné náhodnému šumu a pre „cudzie“ prijímače je ťažké ich demodulovať. Tento faktor úzko súvisí s používaním takýchto signálov.

Pre správnosť poukazujeme na to, že širokopásmové signály sa používajú na:

· potláčanie alebo potláčanie škodlivých účinkov rušenia signálov, rušenia spôsobeného inými používateľmi kanála a vlastného rušenia spôsobeného šírením signálu,

· zabezpečenie utajenia signálu jeho prenosom s nízkym výkonom, čo sťažuje neúmyselným poslucháčom jeho detekciu v prítomnosti základného šumu,

· dosiahnutie ochrany správy pred ostatnými poslucháčmi.

Okrem komunikácie sa širokopásmové signály používajú na získanie presných rozsahov (časové oneskorenie signálu) a pohybov pri radarových a navigačných meraniach.

Kvôli stručnosti obmedzíme našu diskusiu na aplikáciu širokopásmových signálov na digitálne komunikačné systémy.

Na boj proti úmyselnému rušeniu (rušivé signály) pre tých, ktorí vstupujú do komunikácie, je dôležité, aby zdroj rušivého signálu, ktorý sa pokúša zničiť spojenie, nemal a priori informácie o vlastnostiach signálu, s výnimkou hodnôt všeobecné frekvenčné pásmo a typ modulácie (PM, FM atď.), ktoré sa používajú. Ak je digitálna informácia zakódovaná tak, ako je to popísané v kapitole 8, sofistikovaná rušička môže ľahko napodobniť požadovaný signál vysielaný vysielačom a tým značne poškodiť príjemcu. Aby sa to eliminovalo, vysielač vnáša do každého z prenášaných digitálnych signálov prvok náhodnosti (pseudonáhodnosti), ktorý je príjemcovi známy, ale rušičovi neznámy. V dôsledku toho je zdroj rušivého signálu nútený syntetizovať a prenášať svoj signál bez znalosti pseudonáhodného vzoru.

K rušeniu zo strany iných používateľov dochádza v komunikačných systémoch s viacerými prístupmi, v ktorých množstvo používateľov zdieľa spoločné frekvenčné pásmo. Títo používatelia môžu prenášať informácie súčasne na spoločnom pásme svojim príslušným príjemcom. Za predpokladu, že všetci títo užívatelia používajú rovnaký kód na zakódovanie svojich príslušných informačných sekvencií, prenášané signály v tomto spoločnom pásme možno od seba odlíšiť použitím odlišného pseudonáhodného vzoru, nazývaného tiež kód alebo adresa, pre každý prenášaný signál. Súkromný príjemca teda môže rekonštruovať prenášané informácie, ak pozná jeho pseudonáhodný vzor, ​​t.j. kľúč používaný príslušným vysielačom. Tento typ komunikačnej techniky, ktorá umožňuje mnohým používateľom zdieľať spoločný kanál na prenos informácií, sa nazýva delenie kódu. viacnásobný prístup(CDMA alebo CDMA - CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS). CDMA bude diskutované v častiach 13.2 a 13.3.

Viaccestné zložky, ktoré vznikajú, keď sa vlny šíria v disperznom kanáli s rozptylom, možno považovať za typ vlastnej interferencie. Tento typ rušenia možno tiež potlačiť zavedením pseudonáhodného vzoru do vysielaného signálu, ako bude opísané nižšie.

Správa môže byť "skrytá" v základnom šume jej rozptýlením frekvenčné pásmo kódovanie a prenos výsledného signálu na nízkej úrovni. Pre svoju nízku úroveň výkonu sa vysielaný signál považuje za "uzavretý". Existuje nízka pravdepodobnosť zachytenia takéhoto signálu (detegovaného náhodným poslucháčom), preto sa nazýva aj signál s nízkou pravdepodobnosťou zachytenia (LPI).

Nakoniec, uzavretie správy možno dosiahnuť zavedením pseudonáhodného vzoru do prenášanej správy. Správu môže detekovať príjemca, ktorý pozná pseudonáhodný vzor alebo kľúč použitý pri prenose, ale nemôže byť detekovaná inými príjemcami, ktorí kľúč nepoznajú.

V nasledujúcich častiach popíšeme rôzne typy širokopásmových signálov, ich charakteristiky a aplikácie. Dôraz sa bude klásť na využitie širokopásmových signálov pre rádiové protiopatrenia (CM alebo rušenie) alebo protirádiové protiopatrenia (ARC), pre CDMA a pre NVP. Stručne popíšme typy charakteristík kanálov očakávaných pre vyššie uvedené aplikácie.

A. Reznikov, V. Kopeikin, B. Lyubimov, V. Kulikov

Nový sľubný smer v civilných telekomunikáciách – využitie signálov podobných šumu (NLS) v porovnaní s konvenčnými úzkopásmovými telekomunikačnými systémami – má množstvo výhod.

Už dnes sa rozsah použitia technológie ShPS rozširuje na bezdrôtové lokálne počítačové siete, mobilné komunikácie (až po globálne informačné systémy), osobné systémy telekomunikácií. Táto technika naberá čoraz výraznejšiu váhu na ceste k informačnej spoločnosti. Práve technológia ShPS výrazne napomôže k tomu, aby bol dostupný pre každého, kdekoľvek a kedykoľvek, na výmenu hlasových správ, video informácií, prenos dát atď.

Aká je podstata, význam a nové kvality signálov podobných šumu? Je používanie širokopásmového pripojenia evolúciou alebo revolúciou v modernej komunikácii?

Hlavnou úlohou každého komunikačného systému je prenášať správy zo zdroja informácií spotrebiteľovi čo najhospodárnejším spôsobom. Rádiokomunikačné systémy zvyčajne používajú relatívne úzke frekvenčné pásmo na efektívny prenos informácií. Ako je známe, prenos informácií do rádiového frekvenčného rozsahu sa uskutočňuje zmenou (moduláciou) jedného alebo viacerých parametrov nosnej HF vibrácie. Na prijímacej strane sa vykonáva reverzná operácia - demodulácia.

Spôsob modulácie je zvolený tak, aby sa minimalizoval vplyv rušenia a skreslenia. Tradičné modulačné metódy maximalizujú výkon na základnej frekvencii a extrémne zužujú obsadené frekvenčné pásmo. Všeobecne akceptovaným kritériom účinnosti metódy modulácie je zvyčajne posúdenie koncentrácie výkonu signálu v celom spektre pre danú rýchlosť prenosu informácií. Tento prístup sa zdá intuitívne správny a v súlade so zdravým rozumom. Táto túžba našla svoju realizáciu napríklad pri prechode z amplitúdovej modulácie (AM) na single-sideband (SSB). Potlačenie nosnej a jedného z postranných pásiem umožňuje znížiť obsadené frekvenčné pásmo vo vzduchu na polovicu a sústrediť všetok výkon vysielača do jedného postranného pásma. Podobným spôsobom sa tvorí televízny signál. Ak nejaké dôkladne analyzujete

tradičný systém

prenos, vidno, že všetky obsahujú jeden modulačný proces – kmitanie nosnej vlny je modulované prenášanou informáciou.

V komunikačných systémoch so signálmi podobnými šumu sa vo svetle tradičného prístupu môže zdať neočakávaný pohyb presne opačným smerom – od úzkopásmových k širokopásmovým komunikačným systémom. V zariadeniach ShPS sa vždy vykonávajú dva modulačné procesy, z ktorých jeden je navrhnutý špeciálne na výrazné rozšírenie spektra. Komunikačné systémy však v tomto prípade nielenže nič nestrácajú, ale získavajú nové kvality. Aký je zmysel dodatočnej modulácie? Rozšírenie frekvencie prenesená správa sa uskutočňuje buď priamym šírením spektra alebo skokom nosnej frekvencie. Pri implementácii prvého spôsobu je dodávaný jeden vstup vyváženého zmiešavača modulátora vysielača informačný signál(PSP) signály s určitým počtom bitov. Prečo pseudonáhodné? Je to spôsobené tým, že navonok to vyzerá ako náhodná sekvencia znakov „+1“ a „-1“. Ale to je len na prvý pohľad. V skutočnosti je táto sekvencia generovaná úplne bežnými metódami pomocou digitálnych automatov a má určité vlastnosti.

Jeho výkon je distribuovaný vo veľmi širokom frekvenčnom pásme a signál sa stáva neviditeľným na pozadí rušenia. Príjem takéhoto signálu je možný, ak sú známe parametre pseudonáhodnej sekvencie používanej vo vysielači.

Na strane príjmu sa zvyšuje odolnosť voči vysokovýkonnému úzkopásmovému rušeniu. Je to spôsobené tým, že úzkopásmové rušenie ovplyvňuje malú časť spektra signálu a nenarúša jeho integritu. Pre bežné úzkopásmové systémy ho takéto rušenie v prevádzkovom frekvenčnom pásme môže úplne znefunkčniť. Signál podobný šumu, bez rušenia z časti spektra, je možné rekonštruovať na prijímacej strane bez výraznej straty informácie.

Vysvetľuje to skutočnosť, že rušivé signály v širokopásmovom prijímači sa prejavujú len ako slabé zvýšenie úrovne šumu pozadia a nie ako prerušenie komunikačnej relácie.

Práve táto účinnosť potlačenia rušenia vysvetľuje, prečo boli a sú ShPS široko používané vo vojenských komunikačných systémoch a práca v tejto oblasti bola na dlhú dobu uzavretá. Prvé publikácie o ich použití v multicast systémoch s kódovým delením sa však objavili v otvorenej tlači už v polovici 60-tych rokov a medzi týmito publikáciami je potrebné poznamenať články L.E.

Preto komunikačné technológie využívajúce takéto signály nemožno pripísať objavom posledných rokov. Už dlho sa používa v radaroch, kde sa mimochodom prvýkrát odhalili hlavné výhody takýchto signálov. V radare je dosah detekcie cieľa určený energiou impulzu, t.j. súčin sily a jej trvania. Zvyšovanie dosahu detekcie zvýšením výkonu má svoje technické limity zvýšenie trvania impulzu zhoršuje ďalší parameter - rozlíšenie, ktoré určuje schopnosť detekcie cieľov. Ukázalo sa, že vznikajúci rozpor je možné vyriešiť použitím komplexných signálov predstavujúcich dlhý vysokofrekvenčný impulz, fázovo manipulovaný podľa zákona PSP.

V prijímači sa pomocou korelátora stlačí dlhý impulz na dobu trvania prvku PSP, zatiaľ čo energia sa výrazne zvýši v dôsledku zvýšenia počtu prvkov PSP, vďaka čomu sa zlepší rozlíšenie a rozsah detekcie. zvyšuje.

V dôsledku dodatočnej modulácie, ktorá už bola spomenutá, získame skrytý komunikačný kanál odolný voči šumu, v ktorom je príjem informácií možný len vtedy, ak je známy spôsob a algoritmus šírenia spektra použitého na vysielacej strane. .

Použitie rôznych šírok pásma umožňuje veľkému počtu používateľov súčasne pracovať v jednom širokom frekvenčnom pásme. Tento spôsob zhutňovania kanálov sa nazýva delenie kódu. Zdôraznime ešte raz: zvláštnosťou delenia kódu je, že všetky signály sa prenášajú v jednom spoločnom širokom frekvenčnom pásme súčasne. Spektrum každého signálu je vytvorené pomocou individuálneho kódu, ktorý zabezpečuje súčasný prístup ku kanálu veľké číslo používateľov. V prijímači základňovej stanice, podľa individuálneho kódu z ShPS, požadovaný tomuto používateľovi

informácie.

Na tomto princípe funguje systém CDMA (Code Division Multiplex Access), ktorý sa stal základom pre zvýšenie kapacity celulárnych sietí, stupňa pokrytia obsluhovanej oblasti a kvality prenosu hlasu. V skutočnosti sa už stala technológiou novej generácie komunikácií. Vysoký stupeň integrácie základne prvkov, zníženie nákladov na technológiu s masívnym využívaním komunikačných systémov s kódovým delením viedli k tomu, že CDMA je novou komerčnou realitou na trhu komunikácií, pretože už od začiatku ohlásila možnosť prudkého zvýšenia kapacity bunkových systémov v porovnaní nielen s analógovými, ale aj digitálnymi systémami. Jednoduché výpočty ukazujú, že použitím zariadenia CDMA možno kapacitu siete zvýšiť približne 10-krát v porovnaní napríklad s úzkopásmovými štandardmi založenými na frekvenčnom delení.

Hlavný problém pri konštrukcii časovo závislých (TDMA) a frekvenčne oneskorených (FDMA) systémov separačné metódy, ako je známe, spočíva v potrebe frekvenčného plánovania, ktoré sa musí prehodnotiť vždy, keď sa zmení konfigurácia siete a pridajú sa nové bunky. Nová technológia nevyžaduje vôbec žiadne frekvenčné plánovanie, všetci používatelia kanála v pásme 1,25 MHz môžu súčasne komunikovať v spoločnom frekvenčnom pásme, pretože každý používa jedinečný digitálny kód. A rovnaké frekvenčné pásmo možno znova použiť vo všetkých ostatných bunkách v sieti. Toto je jeden z hlavných faktorov pre výrazné zvýšenie kapacity siete.

Tu treba spomenúť efektívne kódovanie pomocou korekčných kódov, ktoré ďalej zvyšuje kapacitu systému a zlepšuje kvalitu komunikácie.

Rozdelenie kódu bolo prvou technológiou, v ktorej bolo možné zorganizovať „mäkké odovzdanie“ účastníka z bunky do bunky. Dôvodom je skutočnosť, že rámec obsahuje údaje iba jedného účastníka a centrálna stanica môže vybrať najlepší signál a „zlepiť“ ho z rámcov rôznych základňových staníc, keď sa účastník pohybuje z bunky do bunky.

Systémy BPS majú vynikajúcu elektromagnetickú kompatibilitu s konvenčnými úzkopásmovými systémami. Tie nie sú rušené širokopásmovými sieťami s nízkou spektrálnou hustotou v priepustnom pásme.

Úzkopásmové signály v prijímači BPS sú konvertované na širokopásmové signály a sú účinne potlačené, pretože nie sú konzistentné s kódom prijímača.

Okrem odolnosti voči šumu má komplexná kódová štruktúra NPS vysoký stupeň zabezpečenia proti neoprávnenému prístupu do siete a poskytuje akúkoľvek požadovanú úroveň dôvernosti dátového toku.

Ako sa tvorí spektrum ShPS a aké metódy vysvetľujú rozsah jeho rozšírenia? V digitálnych komunikačných systémoch ďalšia modulácia spočíva v tom, že prenášané binárne informácie sú superponované na prúd N rozširujúcich bitov PSP, ktoré nasledujú oveľa vyššou rýchlosťou ako prenášané informácie. V tomto prípade sa pri vysielaní informačnej nuly znamienko PSP pri vysielaní nemení(“-1”), používa sa inverzná šírka pásma (obr. 1). Počet bitov šírky pásma pamäte na jeden bit informácie, ktorý je mierou rozšírenia spektra, môže dosiahnuť veľmi veľké hodnoty (od desiatok do niekoľkých tisíc).

Tento PSP-modulovaný pseudonáhodný dátový tok manipuluje s fázou RF nosnej vlny v druhom modulátore, ktorá je po zosilnení vyžiarená do vzduchu.

Schéma modulácie údajov s pseudonáhodnou sekvenciou s dĺžkou 15 prvkov.

Spektrum signálu podobného šumu je určené rôznymi faktormi, ako je dĺžka šírky pásma, rýchlosť prenosu informácií a spôsob modulácie RF signálu. Ako vyzerá spektrum ShPS na spektrálnom analyzátore? Výkonové spektrum (obr. 2) je symetrické vzhľadom na centrálnu frekvenciu (nosnú) a obsahuje veľké množstvo ostrých vrcholov. Stredná časť je ohraničená dvoma nulami, po ktorých nasledujú bočné maximá a obsahuje asi 90 % celkovej energie signálu. Zvyšných 10 % pochádza z falošné emisie

a sú zvyčajne filtrované počas prenosu. Šírka centrálneho maxima sa rovná dvojnásobku frekvencie bitov PSP. Spektrum obsahuje výraznú malorozmernú štruktúru; detaily tejto štruktúry majú šírku rádu rýchlosti prenosu informácií a sú zvyčajne oveľa menšie ako celková šírka spektra. Efektívna šírka spektra na úrovni -3 dB je blízka opakovacej frekvencii PSP a je polovicou celkovej šírky spektra.

Širokopásmová distribúcia výkonu podľa frekvencie pre dĺžku kódu 128. Spektrum je široké a nerovnomerné, frekvencia sa meria z nosnej frekvencie a je priradená frekvenčnému pásmu 1,25 MHz

Už je asi jasné, že takýto dvakrát modulovaný signál by sa mal prijímať nejako inak. Prijímač ShPS (obr. 3) vykonáva dodatočnú demoduláciu z kódu šírenia (PSC) za účelom zvýraznenia prenášanej informácie. Tu sa objavujú hlavné rozdiely medzi prijímačom určeným na príjem ShPS. V konvenčnej schéme, napríklad, na príjem diskrétnych informácií, ako je telegrafný signál, sa zosilnenie vykoná v UHF a frekvencia sa prevedie na Cm1 (môže byť niekoľko konverzií, to nemení podstatu veci). Po demodulátore sa prenášané informácie sprístupnia na ďalšie spracovanie - počúvanie alebo prenos do tlačového zariadenia. Teoretickým základom metódy príjmu signálu rozprestretého spektra je korelácia. Proces korelácie sa vykonáva v hlavnom uzle prijímača ShPS, ktorý sa nazýva korelátor. Korelátor pozostáva z vyváženého zmiešavača Cm2, za ktorým nasleduje integrátor alebo úzkopásmový dolnopriepustný filter na spriemerovanie. V mixéri sa prijatý signál vynásobí kópiou PSP použitou vo vysielači. Nastavenie pozostáva zo zosúladenia parametrov PSP rozširujúceho spektrum vo vysielači s kópiou PSP v prijímači. Hlavná podmienka

normálna operácia

Zariadenie ShPS - prísna koordinácia frekvenčných a časových parametrov, typov modulácie prijímaných a referenčných signálov. Iba za tejto podmienky v korelátore je širokopásmová modulácia eliminovaná v užitočnom signáli a zachovaná v ostatných. Túto koordináciu zabezpečuje synchronizačný a detekčný systém. Môže zahŕňať niekoľko sledovacích systémov fázovo a frekvenčne uzamknutých slučiek a systém sledovania oneskorenia.

Je veľmi vhodné uvažovať o korelácii ako o procese násobenia dvoch binárnych postupností. Ak sa významný počet núl a jednotiek a poradie ich výskytu v porovnávaných sekvenciách zhoduje, potom sa na výstupe multiplikátora vytvorí dlhá sekvencia núl alebo jednotiek, ktorá odráža prenášané informácie. Táto sekvencia prechádza cez úzkopásmový filter. ako aj rezervu odolnosti voči šumu vo vzťahu k veľkému počtu rôznych typov rušenia. To však prináša niekoľko vážnych problémov. Jednou z nich je presnosť synchronizácie prijímaného signálu a signálu generátora kódu v prijímači a okrem toho je potrebné vyriešiť množstvo ďalších problémov súvisiacich s detekciou širokopásmového pripojenia a vstupom do komunikácie. Avšak, všetky tieto problémy sú vyriešené, ktorá zabezpečuje realizáciu výhod používania ShPS.

Sú všetky frekvenčné rozsahy vhodné pre technológiu ShPS? Už niekoľko desaťročí sa NPS používajú na všetkých frekvenciách – od najnižších až po veľmi vysoké. V oblasti HF, kde ionosféra zohráva rozhodujúcu úlohu pri šírení signálu, boli preferované úzkopásmové signály v obvyklom zmysle (šírka spektra by pri zohľadnení rozšírenia nemala presiahnuť niekoľko desiatok kilohertzov). To znamená, že rýchlosť prenosu informácií cez takýto kanál nemôže byť väčšia ako kilobity/s. V opačnom prípade začali skreslenia signálu v dôsledku nerovnakých podmienok šírenia spektrálnych zložiek signálu.

Vysvetľuje to skutočnosť, že príjem NPS zahŕňa zhromažďovanie signálu v širokom frekvenčnom pásme a nevyváženosť spektrálnych zložiek signálu, najmä vo fáze, vedie k selektívnemu skresleniu. Výhody ShPS sú plne realizované v VHF pásma a viac vysoké frekvencie

. Rýchlosť prenosu informácií a stupeň rozšírenia spektra nie sú okrem ťažkostí pri technickej realizácii ničím obmedzené. V súčasnosti sa používajú signály podobné šumu na frekvenciách 900, 2400 a 5600 MHz. V blízkej budúcnosti sa plánuje prijatie medzinárodného štandardu (802.11), ktorý určí technické požiadavky do bezdrôtových dátových sietí využívajúcich širokopásmové pripojenie. Je to výsledok dlhoročného výskumu regulácie frekvenčných rozsahov, prenosových rýchlostí, metód rozširovania spektra a ďalších sieťových charakteristík. Podstatou normy je toto: musí definovať organizáciu bezdrôtová komunikácia v obmedzenom priestore (vo forme lokálnej siete). V tomto prípade bude mať niekoľko predplatiteľov rovnaký prístup

všeobecný kanál

Najjednoduchšou možnosťou využitia systémov so širokopásmovými sieťami je point-to-point spojenie – ide o spojenie dvoch lokálnych sietí s externou smerovou anténou na vzdialenosť jedného až niekoľkých desiatok kilometrov.

Vyhliadky na používanie ShPS v Rusku sú veľmi veľké. IN Ruská federácia použitie technológie ShPS je definované v Príkaze č.18 Ministerstva spojov Ruskej federácie z 24. februára 1996. Sú pre ňu pridelené frekvencie 828...821 a 873...876 MHz. Metódy ShPS môžu zaujať osobitné miesto vo vývoji lokálnej siete. Za prijateľnú mieru telefonickej penetrácie sa považuje minimálne 50 telefónov na 100 obyvateľov, čo u nás znamená minimálne 75 miliónov čísel. O ďalší vývoj telefónna inštalácia, hlavné ťažkosti sú spôsobené vytvorením miestnych sietí, čo určuje náklady na izbu. Existuje naliehavá potreba zaviesť technológie ShPS - on lokálnych sietí v mobilných komunikačných systémoch. Pevná komunikácia vyžaduje menší výkon signálu pri rovnakej kvalite komunikácie, čo vám umožňuje zvýšiť počet používateľov v kanáli. Všetko, čo povedal, s prihliadnutím efektívne využitie

frekvencia, zníži náklady a čas nasadenia takýchto sietí. Kódová štruktúra ShPS ich robí nepostrádateľnými pre použitie v navigačných systémoch pri meraní vzdialeností. V tomto ohľade si ShPS možno predstaviť ako pravítko s delením v jednotkách vzdialenosti na meranie vzdialenosti. Odrazený signál sa porovnáva s vysielaným a oneskorenie je určené posunom štruktúry kódu, čo umožňuje určiť vzdialenosť k objektu. Príklad satelitu navigačný systém

s ShPS je GPS. Jeho aplikácie niekedy presahujú rámec navigácie a používa sa na vyrovnávanie poľnohospodárskej pôdy, sledovanie zlomových línií v zemskej kôre a iné účely. Prijímače GPS môžu byť súčasťou zložitých zariadení, ktoré poskytujú vysoko presné časové referencie, napríklad zahrnuté v mobilných základňových staniciach telefónne systémy

s ShPS. Čo sú vyhliadky do budúcnosti

zavedenie technológie ShPS? Zdieľanie kódu začalo svoju cestu v r, Severná Amerika najväčší trh

Napriek vzniku nových metód zhutňovania, starých analógové systémy s časovým delením bude zrejme existovať pomerne dlho, takže stratégia používania ShPS poskytuje pracovať spolu s bunkovými systémami rôznych typov.

Potreba takejto kompatibility sa berie do úvahy pri nasadzovaní satelitného systému Globalstar.

Ako je uvedené vyššie, NPS má mnoho neobvyklých vlastností, najmä pokiaľ ide o utajenie prenosu v dôsledku zložitosti procesu demodulácie. Pri používaní ShPS mimo vojenského rámca je potrebná prísna regulácia používania ShPS.

To však v zásade nevylučuje účasť rádioamatérov na zvládnutí metód ShPS.

Napríklad špeciálna časť pokynov Federálnej komunikačnej komisie USA oficiálne legalizuje prácu rádioamatérov používajúcich ShPS v mnohých rozsahoch, až do milimetrových vĺn. Prevádzka s výkonom do 100 W je povolená - a to napriek skutočnosti, že typické výkony komerčných aplikácií by nemali prekročiť 1 W av niektorých prípadoch - 10 mW.

Aby sme objasnili ďalšiu prezentáciu, urobíme tu technickú odbočku o vlastnostiach rôznych frekvenčných rozsahov a súvisiacich princípoch konštrukcie rádiových sietí.

Moderné rádiové komunikácie fungujú na frekvenciách stoviek megahertzov, tisícov megahertzov (t.j. gigahertzov) a dokonca desiatok gigahertzov. Rádiové spektrum je rozdelené do oblastí určených na rôzne aplikácie; rádiová komunikácia je len jednou z nich. Rozdelenie spektra v medzinárodnom meradle upravuje príslušný medzinárodný výbor, ktorého súčasťou je aj Rusko. V Rusku ho reguluje Medzirezortný Štátny výbor pre rádiové frekvencie (SCRF). K tomu sa ešte vrátime. Každá časť rádiového spektra je rozrezaná kanály rovnakú „šírku“ (napríklad 25 kilohertzov pre mobilné telefóny). Maximálna rýchlosť

prenos dát v danom kanáli závisí len od šírky kanála a nie od časti spektra, v ktorej sa nachádza. Je jasné, že vo frekvenčnom rozsahu, povedzme, od 8 gigahertzov do 9 gigahertzov, bude 10-krát viac kanálov určitej šírky ako v rozsahu od 800 megahertzov do 900 megahertzov. Čím sú teda vyššie frekvencie, tým väčšia je celková „kapacita“ rozsahu z hľadiska možnosti simultánnych prenosov: ak si rozsah 800 MHz predstavíte ako tisícžilový kábel, potom rozsah 8 GHz už bude desaťtisícžilový kábel.

Dalo by sa predpokladať, že kolosálna kapacita ultravysokofrekvenčnej (mikrovlnnej) časti rádiového spektra by mohla vyriešiť všetky problémy rádiovej komunikácie. To je takmer pravda, ale existuje len jedna fyzická vlastnosť rádiové vlny: čím vyššia je frekvencia vlny (t.j. čím kratšia je jej dĺžka), tým menšia je prekážka, ktorú môže ohnúť. Preto povedzme mobilné bunkový môže pracovať pri frekvenciách nie vyšších ako 2 GHz: pri vyšších frekvenciách je komunikácia už prísne obmedzená na priamu viditeľnosť (takmer ako svetelný lúč), takže komunikácia s mobilný telefón bude prerušený ako svetlo z lampáša, keď kráčate pred palisádou.

Pri frekvenciách pod 2 GHz nie je požiadavka na priamu viditeľnosť taká prísna: rádiová vlna sa môže dokonca ohýbať okolo budov – nie však hrúbka zeme, t.j. nemôže „ísť za horizont“. Obmedzený dosah vysielača horizontom viditeľným z výšky jeho antény umožňuje organizáciu mobilnej siete , t.j. takú sieť, v ktorej možno opakovane používať rovnaké frekvenčné kanály v nesúvislých územných oblastiach („bunky“).

Poznámka 1: Keď hovoria o" mobilný telefón“ alebo „mobilná sieť“, to zvyčajne znamená mobilná bunka telefónnu sieť . Takéto siete sa zvyčajne rozmiestňujú v súlade s uznávanými medzinárodnými normami; zaberajú časť rozsahov okolo 450 MHz, 800 MHz a 900 MHz a najnovší štandard ponúka frekvenciu okolo 1800 MHz (t.j. 1,8 GHz). Bunkový mobilné telefonovanie je samostatný, špecificky regulovaný druh telekomunikačnej činnosti a nebudeme sa jej tu ďalej dotýkať. Samotný bunkový princíp výstavby siete priamo nesúvisí s mobilitou je jednoducho spôsob používania rovnakých frekvencií znova a znova, dokonca aj v rámci obmedzenej oblasti.

Poznámka 2: Bez zmienky by bol obrázok neúplný satelitná komunikácia . Všetky argumenty o kapacite rôznych frekvenčných rozsahov tu zostávajú v platnosti, len pojem „horizont“ takmer zaniká, keďže aj satelit visiaci nad rovníkom vo vhodnej zemepisnej dĺžke (nie na opačnej pologuli) je viditeľný z polárnych oblastí. Je jasné, že aj úzko nasmerovaná anténa na satelite vytvára „škvrnu“ na zemskom povrchu merajúcu stovky alebo tisíce kilometrov. Satelity preto v porovnaní s pozemnými rádiovými sieťami využívajú vlny veľmi nehospodárne, bez možnosti opätovného využitia rovnakých frekvencií, ako sa to robí v celulárnych sieťach. Samostatnou témou na zváženie je aj satelitná komunikácia, ktorou sa tu nebudeme zaoberať. Len to treba mať na pamäti veľmi významnú časť frekvenčného spektra zaberajú existujúce satelitná komunikácia alebo rezervované pre budúcnosť.

Smernosť antény

V rádiových prenosových sieťach sa používajú ako úzko zameraná antény, a antény so širším sektorom pokrytia, až všesmerový (kruhový). Pre typ pripojenia point-to-point používajú sa dve (úzko) smerové antény; Takto sa stavajú napr. rádiové prenosové linky , v ktorej môže byť vzdialenosť medzi susednými reléovými vežami desiatky kilometrov. Vysoko smerová anténa zameriava rádiový lúč, čím zvyšuje jeho energetickú hustotu; Vysielač daného výkonu teda „vystrelí“ na väčšiu vzdialenosť.

Iný typ pripojenia získate iba použitím všesmerové antény. V tomto prípade sa dosiahne konektivita každý s každým . Túto topológiu zvyčajne používajú malé inštitucionálne siete rozmiestnené na obmedzenom území.

Nakoniec, ak v strede "bunky" umiestnime Základná stanica s všesmerovou anténou a vybaviť všetkých účastníkov ňou obsluhovaných smerovými anténami na ňu zameranými, potom získame topológiu bodka-veľa bodiek . Ak tiež spojíme základňové stanice medzi sebou v určitej hierarchii (buď rádioreléovými linkami alebo jednoducho rádiovými spojeniami bod-bod, alebo káblovými kanálmi), dostaneme celú celulárnu sieť. IN v tomto prípade bude to opravené mobilnej siete, pretože mobilný účastník nemôže mať smerovú anténu.

komentár: Mobilná celulárna sieť je postavená na rovnakom princípe, ale využíva aj všesmerové antény mobilných predplatiteľov, ktoré sa navzájom nerušia, jednak preto, že hovoria vždy na rôznych kanáloch (alebo sa striedajú na tom istom kanáli), ako aj preto, že signál z mobilné zariadenie veľa slabší signál zo základňovej stanice a možno ich len správne prijímať Základná stanica, ale nie s iným mobilným zariadením.

Technológia širokopásmového signálu (BTS)

Na odoslanie rádiového signálu veľká sila v mikrovlnnej oblasti potrebujete drahý vysielač so zosilňovačom a drahú anténu s veľkým priemerom. Na príjem signálu s nízkym výkonom bez rušenia potrebujete aj drahú veľkú anténu a drahý prijímač so zosilňovačom.

Ide o prípad, keď sa používa konvenčný „úzkopásmový“ rádiový signál, keď k prenosu dochádza na jednej konkrétnej frekvencii, presnejšie povedané, v úzkom pásme rádiového spektra obklopujúceho túto frekvenciu ( frekvenčný kanál). Obraz je ďalej komplikovaný rôznymi vzájomnými interferenciami medzi vysokovýkonnými úzkopásmovými signálmi prenášanými blízko seba alebo na podobných frekvenciách. Najmä úzkopásmový signál môže byť jednoducho rušený (náhodne alebo úmyselne) vysielačom s dostatočným výkonom naladeným na rovnakú frekvenciu.

Práve táto zraniteľnosť voči rušeniu konvenčnými rádiovými signálmi viedla k vývoju, najprv pre vojenské aplikácie, úplne iného princípu rádiového prenosu nazývaného technológia širokopásmový signál, alebo signál podobný šumu(obe verzie termínu zodpovedajú skratke ShPS ). Po mnohých rokoch úspešného obranného používania našla táto technológia civilné uplatnenie a práve v tejto funkcii sa tu o nej bude diskutovať.

Zistilo sa, že okrem charakteristických vlastností (vlastná odolnosť voči hluku a nízka úroveň generované rušenie), túto technológiu Ukázalo sa, že relatívne lacné pre sériovú výrobu. Efektívnosť nákladov je spôsobená skutočnosťou, že celá zložitosť širokopásmovej technológie je naprogramovaná do niekoľkých mikroelektronických komponentov („čipov“) a náklady na mikroelektroniku v hromadnej výrobe sú veľmi nízke. Pokiaľ ide o zostávajúce komponenty širokopásmových zariadení - mikrovlnná elektronika, antény - sú lacnejšie a jednoduchšie ako v bežnom „úzkopásmovom“ prípade kvôli extrémne nízkemu výkonu použitých rádiových signálov.

Myšlienka ShPS je, že používa podstatne širšie frekvenčné pásmo než je potrebné pre normálny (v úzkom frekvenčnom kanáli) prenos. Boli vyvinuté dve zásadne odlišné metódy na využitie takého širokého frekvenčného pásma – metóda DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) a metóda frekvenčného skoku ( Preskakovanie frekvencie Rozprestreté spektrum - FHSS). Obe tieto metódy poskytuje štandard 802.11 (Radio-Ethernet).

Metóda priamej sekvencie (DSSS)

Bez toho, aby ste sa dostali dovnútra technické detaily,Schému priamej sekvencie (DSSS) si možno predstaviť nasledovne. Celé používané „široké“ frekvenčné pásmo je rozdelené na určitý počet subkanálov – podľa štandardu 802.11 je týchto kanálov 11 a s takým budeme počítať v ďalšom popise. Každý prenášaný bit informácia sa konvertuje podľa vopred stanoveného algoritmu na sekvenciu 11 bitov a týchto 11 bitov sa prenáša súčasne a paralelne pomocou všetkých 11 subkanálov. Po prijatí sa prijatá bitová sekvencia dekóduje pomocou rovnakého algoritmu ako pri jej kódovaní. Iný pár prijímač-vysielač môže používať iný kódovací-dekódovací algoritmus a podobne rôzne algoritmy môže byť veľa.

Prvým zjavným výsledkom použitia tejto metódy je ochrana prenášané informácie od odpočúvania („cudzí“ prijímač DSSS používa iný algoritmus a nebude schopný dekódovať informácie, ktoré nepochádzajú zo svojho vysielača). Ale iná vlastnosť opísanej metódy sa ukázala ako dôležitejšia. Spočíva v tom, že vďaka 11-násob nadbytok je možné vykonať prevody signál s veľmi nízkym výkonom (v porovnaní s úrovňou výkonu signálu pri použití konvenčnej úzkopásmovej technológie), bez zväčšenia veľkosti antén .

V tomto prípade sa pomer úrovne výrazne zníži prenášaný signál vyrovnať hluk, (t.j. náhodné alebo zámerné rušenie), takže prenášaný signál je už na nerozoznanie v všeobecný hluk. Ale vďaka 11-násobnej redundancii ho prijímacie zariadenie stále dokáže rozpoznať. Je to, ako keby nám 11-krát napísali to isté slovo a niektoré kópie boli napísané nečitateľným rukopisom, iné boli napoly vymazané alebo na spálenom papieri - ale aj tak vo väčšine prípadov budeme vedieť určiť o aký druh slova ide porovnaním všetkých 11 kópií .

Ďalší extrémne užitočný majetok DSSS zariadení je, že vďaka veľmi nízky level moc jeho signálu, prakticky neinterferujú s konvenčnými rádiovými zariadeniami (úzkopásmový vysoký výkon), pretože tieto si mýlia širokopásmový signál so šumom v rámci povolených limitov. Na druhej strane - bežné zariadenia neinterferujú so širokopásmovými signálmi, pretože ich vysokovýkonné signály vytvárajú „šum“ iba vo svojom úzkom kanáli a nemôžu prehlušiť celý širokopásmový signál. Je to, ako keby veľké písmeno napísané tenkou ceruzkou bolo zatienené hrubou fixkou - ak ťahy nie sú v rade, budeme môcť list prečítať.

V dôsledku toho môžeme povedať, že použitie širokopásmových technológií umožňuje využívať rovnakú časť rádiového spektra dvakrát- konvenčné úzkopásmové zariadenia a „navrch“ - širokopásmové pripojenie.

Ak to zhrnieme, môžeme zdôrazniť nasledujúce vlastnosti technológie NPS, aspoň pre metódu priamej sekvencie:

- Imunita proti hluku.

- Neruší ostatné zariadenia.

- Dôvernosť prenosov.

- Nákladovo efektívne pre hromadnú výrobu.

- Príležitosť opätovné použitie rovnakú časť spektra.

Metóda frekvenčného skoku (FHSS)

Pri kódovaní pomocou metódy frekvenčného preskakovania (FHSS) je celé frekvenčné pásmo pridelené prenosom rozdelené do niekoľkých subkanálov (podľa štandardu 802.11 je týchto kanálov 79). Každý vysielač v každom tento moment používa iba jeden z týchto subkanálov, pričom pravidelne preskakuje z jedného subkanálu do druhého. Norma 802.11 frekvenciu takýchto skokov nefixuje – v každej krajine ju možno nastaviť inak. Tieto skoky sa vyskytujú synchrónne vo vysielači a prijímači vo vopred stanovenej pseudonáhodnej sekvencii, ktorá je obom známa; Je jasné, že bez znalosti postupnosti prepínania je tiež nemožné prijať prenos.

Ďalší pár vysielača a prijímača bude používať inú postupnosť prepínania frekvencie, nastavenú nezávisle od prvého. V jednom frekvenčnom pásme a v jednej viditeľnej oblasti (v jednej „bunke“) môže byť veľa takýchto sekvencií. Je jasné, že s narastajúcim počtom súčasných prenosov rastie aj pravdepodobnosť kolízií, kedy napríklad dva vysielače súčasne preskočili na frekvenciu č.45, každý v súlade so svojou sekvenciou, a navzájom sa rušili.

Metóda frekvenčného skoku, podobne ako metóda priamej sekvencie opísaná vyššie, poskytuje dôvernosti a určitej odolnosti prenosov voči rušeniu. Odolnosť voči šumu je zabezpečená tým, že ak sa vysielaný paket nepodarilo prijať na žiadnom zo 79 subkanálov, prijímač to ohlási a prenos tohto paketu sa zopakuje na jednom z nasledujúcich (v sekvencii skokov) subkanálov.

Prenos diskrétnych správ cez AM, FM alebo PM (OPM) sa zvyčajne uskutočňuje jednoduchými signálmi, ktorých základ v=2 TF (2.1) nepresahuje niekoľko jednotiek. Takéto signály sú úzkopásmové, pretože šírka spektra prenášaného signálu F sa rádovo rovná šírke spektra pôvodného signálu (kde T- trvanie jedného pôvodného signálu). V súčasnosti sa však používajú systémy, ktoré využívajú komplexné širokopásmové signály s základne niekoľko stoviek alebo dokonca tisícov a so šírkou spektra F>> Fm. Jedným zo spôsobov rozšírenia spektra prenášaného signálu je prispôsobenie pôvodnému signálu komplexný signál, pozostávajúce z veľkého počtu P elementárne signály s trvaním Odvtedy základ vysielaného signálu v= 2 TF= n>>1. Existujú aj iné metódy na generovanie širokopásmových signálov na základe použitia špeciálne typy modulácia. Hlavné výhody širokopásmových signálov, ktoré o ne v posledných rokoch vzbudili zvýšený záujem, sú, že takéto signály dokážu účinne bojovať proti účinkom viaccestného a spektrálne koncentrovaného rušenia. Vo viaccestných kanáloch, kde je výsledný signál v mieste príjmu súčtom signálov jednotlivých lúčov (5.74), je okrem všeobecného slabnutia spôsobeného interferenciou týchto lúčov možné aj medzisymbolové rušenie. Spočíva v tom, že v dôsledku veľkého oneskorenia lúčov voči sebe sa signály susedných symbolov prekrývajú. Ak sú tieto symboly odlišné a oneskorenie je rádovo rovnaké ako trvanie zodpovedajúcich signálov, potom sú možné značné skreslenia, ktoré znižujú odolnosť komunikácie voči šumu. Vysvetlime si to na príklade binárneho systému, prijímač ktorý pozostáva z dvoch prispôsobených filtrov a rozhodovacieho obvodu (pozri obr. 5.7). Pripomeňme, že výstupné napätie prispôsobeného filtra je v dôsledku prijatého užitočného signálu funkciou autokorelácie signálu. Trvanie výstupného signálu je teda určené intervalom korelácie signálu, ktorý sa približne rovná For úzkopásmové signály a trvanie výstupného napätia je rovnakého rádu ako trvanie elementárne posolstvo . Na obr. 8.10.a ukazuje ako príklad napäťové obálky na výstupe prispôsobených filtrov pri prijímaní binárnej sekvencie 1011, keď je signál úzkopásmový a tvorený tromi lúčmi. Plné čiary znázorňujú napätia zodpovedajúce prvému lúču a bodkované čiary znázorňujú napätia zodpovedajúce ďalším dvom lúčom. Z obrázku je zrejmé, že v momente počítania maximálna hodnota napätia prvého lúča na opačnom filtri sú napätia z iných lúčov. Signály prichádzajúce do rozhodovacieho zariadenia súčasne z dvoch filtrov sa prekrývajú a pravdepodobnosť chyby sa prudko zvyšuje. Táto okolnosť obmedzuje rýchlosť prenosu informácií, pretože pre normálnu prevádzku je potrebné, aby trvanie prvku správy T bolo mnohonásobne väčšie ako maximálne oneskorenie lúčov voči sebe navzájom

Ryža. 8.10. Odpovede na výstupe zhodných filtrov v binárny systém: viaclúčový úzkopásmový (A) a širokopásmové pripojenie (b) signály

Iný obraz sa pozoruje v prípade širokopásmových signálov, keď v>>1 A<<T (obr. 8.106). Výstupné signály sa v tomto prípade neprekrývajú, ak . < T. Táto podmienka je menej prísna, a preto je možné výrazne zvýšiť rýchlosť prevádzky v porovnaní s úzkopásmovými systémami. Rozdelenie lúčov v širokopásmových systémoch eliminuje rušenie medzi nimi, teda jednu z príčin slabnutia signálu. Navyše je tu možné dodatočným spracovaním sčítať všetky oddelené lúče a

preto použite multipath na zlepšenie odolnosti proti hluku. F, Uvažujme o prevádzke systémov so širokopásmovými signálmi pod vplyvom aditívneho šumu. Na prvý pohľad sa použitie širokopásmových signálov javí ako nevhodné, pretože vedie k zvýšeniu sily rušenia v signálovom pásme a zvyšuje pravdepodobnosť vzájomného rušenia medzi signálmi susediacimi v spektre. Nie je to však celkom pravda. Pri optimálnom príjme diskrétnych správ je odolnosť proti šumu v kanáli s gaussovským šumom, ako je známe, určená len pomerom energie signálu k spektrálnej hustote rušenia, t.j. nezávisí od šírky spektra signálu. V dôsledku toho je odolnosť proti šumu úzkopásmových a širokopásmových systémov pri fluktuačnom rušení rovnaká. Ak sa príjem uskutočňuje pomocou filtra prispôsobeného širokopásmovému signálu s rovnomerným spektrom v pásme potom podľa (4.35) koeficient prenosu filtra(k) f F môže byť rovná 1 v páse potom podľa (4.35) koeficient prenosu filtra(k)=0 na iných frekvenciách. Potom, v súlade s (4.34), pomer výkonu signálu a šumu na výstupe prispôsobeného filtra

(8.16)

ktorý sa zhoduje s výrazom (4.3). Zisk získaný v tomto prípade je n-krát v dôsledku skutočnosti, že tu, rovnako ako pri synchrónnej akumulácii (pozri § 4.2), v dôsledku spracovania komplexného signálu a šumu v prispôsobenom filtri, všetky P- elementárne signály sa pridávajú napätím a rušenie - výkonom.

Pri vystavení rušeniu sústredenému na spektrum a takýmto rušením je akýkoľvek úzkopásmový signál umiestnený v pásme F, všetky spektrálne zložky rušenia prejdú na výstup prispôsobeného filtra. Preto nahradenie do (8.16) namiesto Rsh koncentrovaný rušivý výkon Rp, dostaneme

Ak v spektre signálu existuje m nezávislé koncentrované rušenie, potom, samozrejme,

(8.17)

Z toho vyplýva, že pomer signálu k šumu, ak sú ostatné veci rovnaké, je priamo úmerný šírke spektra signálu F. Širokopásmové signály teda môžu účinnejšie bojovať proti rušeniu sústredenému na spektrum ako úzkopásmové signály. m Tu samozrejme treba myslieť na to, že ak z dôvodu zvýšenia F, celkový výkon rušenia sa úmerne zvyšuje

potom rozšírenie spektra víťazného signálu nedáva P Výhody širokopásmových komunikačných systémov sa jasnejšie ukážu, keď je otázka vzájomných vplyvov medzi signálmi formulovaná všeobecnejšie. V niektorých prípadoch je prenos informácií prostredníctvom rádiových kanálov obtiažny kvôli veľkému preťaženiu používaných frekvenčných rozsahov. V reálnych podmienkach treba brať do úvahy z rôznych dôvodov nevyhnutné porušenie regulácie frekvencií pridelených pre každý signál. Často dochádza k súčasnému prenosu signálov so vzájomne sa prekrývajúcimi spektrami. Limitujúcim prípadom je situácia, keď vôbec neexistuje regulácia frekvencie. Predpokladajme, že vo frekvenčnom rozsahu súčasne prenášané Púzkopásmové signály, z ktorých každý môže byť umiestnený kdekoľvek v rozsahu s rovnakou pravdepodobnosťou. Za týchto podmienok vypočítajme pomer signálu k interferencii pri prenose dodatočného úzkopásmového alebo širokopásmového signálu. Pre jednoduchosť budeme predpokladať, že všetko úzkopásmové signály majú rovnaký výkon RP

a majú rovnaké frekvenčné pásmo F, S rovnomerným energetickým spektrom. Ak je spektrum prijímaného úzkopásmového signálu, ktorého šírka pásma sa tiež rovná potom podľa (4.35) koeficient prenosu filtra rušivých signálov, potom sa pomer signálu k šumu na výstupe prispôsobeného filtra v súlade s 1(8.17) bude rovnať:

Podľa podmienok, všetky hodnoty potom podľa (4.35) koeficient prenosu filtra ležia v medziach Okrem toho je stupeň prekrytia spektier užitočných a akýchkoľvek rušivých signálov, a teda aj výkon rušenia spojitou náhodnou premennou. Pomer je teda náhodný a leží v intervale

(8.18)

Ryža. 8.11. Kumulatívne rozdelenia pomeru signálu k šumu v systémoch so širokopásmovými a úzkopásmovými signálmi

Kumulatívne rozdelenie, t. j. pravdepodobnosť, že nepresiahne určitú hodnotu q opísaná súvislým vzťahom Zapnuté ryža. Obrázok 8.11 ukazuje príklad grafu tejto funkcie pre (8.18).

Teraz vypočítajme pomer qw,, ak sa za rovnakých podmienok namiesto užitočného úzkopásmového signálu vysiela širokopásmový signál. Budeme predpokladať, že jeho spektrum rovnomerne zaberá celý rozsah, t.j. F = FD. Podľa (8.17) v tomto prípade vzťah qw je konštantná hodnota

a integrálne rozdelenie sa náhle zmení pri. Graf tohto rozdelenia pre Рс=PP znázornené aj na obr. 8.11. Z porovnania distribúcií a qw z toho vyplýva, že existuje určitá pravdepodobnosť hodnôt, ktoré sú menšie qw0. Pretože väčšina chýb sa vyskytuje pri nízkych pomeroch signálu k šumu, v podmienkach vysokého rozsahu zaťaženia, keď je pravdepodobnosť je dostatočne veľký, má prenos informácií úzkopásmovým signálom v priemere nižšiu odolnosť voči šumu v porovnaní s prenosom širokopásmovým signálom. FD Vynára sa otázka: čo sa stane, ak všetky stanice prenášajú informácie pomocou širokopásmových signálov? Pustite do frekvenčného rozsahu n sú umiestnené F= FD úplne sa prekrývajúce širokopásmové signály, každý so spektrálnou šírkou a moc Rs.

(8.19)

Ak sa za týchto podmienok prenáša ďalší podobný signál, potom sa pomer signálu k šumu na výstupe prispôsobeného filtra v súlade s (8.16) bude rovnať:

kde je energetické spektrum signálov. qw Preto je tu kumulatívne rozdelenie T má tiež podobu skoku znázorneného na obr. 8.11. Z toho vyplýva, že vzájomné rušenie pri použití širokopásmových signálov v rušných pásmach je menej nebezpečné ako pri prenose úzkopásmových signálov. Je zaujímavé poznamenať, že napriek úplnému prekrývaniu spektier je vhodný výber dĺžky signálu

Širokopásmové signály majú relatívne nízku spektrálnu hustotu, ktorá môže byť v niektorých prípadoch dokonca nižšia ako hustota šumu.