 |
Структура группового сигнала, спектр сигнала
|
|
|
|
В наше время очень остро стоит вопрос об увеличении пропускной способности канала связи. Это достигается путём многоканальной передачи, и чтобы все каналы передать по одной линии связи используются различные методы разделения каналов. Наиболее простой метод разделения каналов это метод частотного разделения- FDMA(Frequency Division Multiple Access - множественный доступ с частотным разделением каналов). Метод доступа к сети, при котором каждому каналу ставилась в соответствие определенная частота для передачи и еще одна - для приема. Т.е. в приёмнике свой сигнал выделялся из смеси сигналов частотным фильтром, а модуляция несущей осуществлялась аналоговым или цифровым сигналом по частоте.
Развитие цифровой обработки сигнала предопределило появление второго поколения систем связи. Это - TDMA. TDMA - Time Division Multiple Access (множественный доступ с временным разделением каналов) - протокол, в котором цифровой поток разбивается на пакеты и каждый пакет передается с постоянным периодом в определенном временном окне. Основное достоинство таких сетей - большая помехоустойчивость по сравнению с FDMA-системами, хотя такое сравнение не совсем уместно для систем с аналоговой и цифровой передачей. США также не отставали от Европы и в 1990 г. создали свой стандарт D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service). В Японии в 1991 г. появился схожий стандарт JDC (Japanese Digital Cellular).
С появлением цифровых систем связи американская фирма Qualcomm начала разработку принципиально нового стандарта с кодовым разделением каналов (CDMA - Code Division Multiple Access). В отечественных трудах этот метод называется также уплотнение каналов по форме или широкополосная передача с помощью ШПС. Широкополосной эта система называется потому, что полоса частот излучаемого антенной сигнала значительно выше той минимальной полосы частот, необходимой для классических методов модуляции. Например, сигнал с амплитудной модуляцией (АМ) занимает полосу в два раза большую, чем полоса модулирующего сигнала; полоса частот сигнала с одной боковой полосой (ОБП) равна полосе информационного сигнала. Т.е. с первого взгляда кажется нецелесообразным проектировать такого рода систему, где промодулированный сигнал, скажем, занимает полосу частот в 1000 раз больше, чем исходный модулирующий. Однако это предположение в корне ошибочно как минимум по трем причинам. Во-первых, широкополосные сигналы, образованные с помощью различных ШПС, могут иметь одну и ту же среднюю частоту, т.е. передаваться в одной и той же полосе. Например, если информационный сигнал занимает полосу частот 0…10 кГц, то ΔF=10 кГц. При соответствующей модуляции ШПС этим сигналом полоса сигнала на выходе становится равной 1000П или 10000 кГц. Теоретически при подборе "хороших" ШПС количество таких сигналов, передаваемых в общей полосе частот, можно сравнять с количеством тех же АМ сигналов, которые без взаимных помех размещаются в той же полосе. Т.е. в нашем примере для АМ сигнала требуется полоса 2ΔF=20 кГц и при самой "плотной" упаковке в полосе 10 МГц можно расположить 500 каналов.
|
|
|
Вторая причина, по которой применение ШПС очень выгодна, - это высокая устойчивость к воздействию как широкополосных, так и узкополосных помех, что весьма актуально в условиях напряженной электромагнитной обстановки в пределах большого города. Третья причина - высокая энергетическая скрытность систем с ШПС и, как следствие, высокая конфиденциальность передаваемых данных. Суть сказанного состоит в том, что широкополосный сигнал не только трудно раскодировать - его трудно просто обнаружить, т.е. выявить сам факт работы абонентской станции.
|
|
|
В данной работе нужно спроектировать 7 канальную систему передачи информации. Частотное разделение каналов выполнять нецелесообразно, кодовое очень сложно и его проектирование для 7 каналов не выгодно, так как это очень дорогостоящая система, потому что сигнал сверхширокополосный.
Поэтому использовалось временное разделение каналов. К тому же у нас импульсная модуляция, а при ней благодаря большой скважности между импульсами одного канала остаётся большой промежуток времени, в котором можно разместить импульсы других каналов. При этом все каналы занимают одну полосу частот, но линия связи используется поочерёдно для передачи канальных сигналов.
Будем использовать синхронный метод передачи с кадровой синхронизацией. Для того чтобы на приёмной стороне мы могли прочитать информацию нужно знать момент её появления. Для этого может использоваться синхросигнал еще называемый – пилот сигнал. Он размещается в начале кадра и должен отличаться от информационного сигнала. Для повышения помехоустойчивости в качестве синхрослова используются коды Баркера или всё чаще М-последовательности.
Длительность одного кадра обозначим Тк, а длительность синхрослова и кодового слова Тсин, Ткс соответственно. Тогда,
Тк=Тсин+N*Ткс,
где N – число каналов.
Длительность кадра определяется частотой дискретизации.
Тк=1/Fд=1/50=0.02С=20мС
По заданию имеется 7 каналов. Количество элементарных символов передаваемых в каждом канале равно разрядности кодового слова = 9.
Тогда количество элементарных символов в информационном сигнале:
Nи = N*r = 7*9 = 63.
В качестве синхрослова выберем М-последовательность, в этом случае для уменьшения вероятности ложного срабатывания системы кадровой синхронизации необходимо выбрать количество разрядов кадрового синхрослова не менее 50% от разрядности информационной части сигнала(т. е. от Nи). В нашем случае Nи = 63, поэтому выберем в качестве синхрослова шестидесяти трёхрех разрядную М-последовательность. АКФ такого кода имеет узкий центральный пик и минимальный уровень боковых лепестков = 1 / Nm, где Nm- значность кода.
Количество элементарных символов в кадре:
Nк =Nксс + Nи = 63 + 63 = 126 (шт.)
Длительность элементарного символа:
t = Тк / Nк = 0,02 / 126 @ 159 *10-6с. = 159 мкс
Тактовая частота:
f т = 1/t = 1/159 *10-6 = 6300 Гц @6.3 кГц
Вид группового сигнала:
В первом приближении ширина спектра КИМ-ФМ-ФМ определяется шириной главного лепестка:
Df = 2 * (1 / t) = 2 * 1 /159 *10-6с = 12579Гц = 12.6 кГц
|
|
|
