 |
Схема работы. Создание широкополосных сигналов с помощью прямых последовательностей (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS)
|
|
|
|
Схема работы
Ниже представлена блок-схема обычной системы связи, за исключением того, что блоки модулятора/демодулятора имеют входы генератора псевдослучайного сигнала.
Рисунок 2: Блок-схема широкополосной системы связи
Существует два основных метода создания широкополосных сигналов:
1) Псевдослучайное скачкообразное изменение частоты (Frequency hoping – FH) узкополосного сигнала в пределах большой области частот.
2) Прямая последовательность (Direct sequence – DS), при которой для расширения области частот используется быстрое изменение фазы сигнала.
Мы остановим внимание на технологии создания широкополосных сигналов с помощью прямых псевдослучайных последовательностей (Direct Sequence Spread Spectrum), так как она наиболее широко используется в современной коммуникации (CDMA, UMTS, 802. 11, GPS).
Создание широкополосных сигналов с помощью прямых последовательностей (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS)
При расширении спектра сигнала с помощью прямых последовательностей используется быстрое изменение его фазы. Поскольку период Т становится меньше (или увеличивается скорость передачи R), ширина полосы частот сигнала B увеличивается: 
(частота Найквиста)
Следующий рисунок поясняет это:
Рисунок 3: Скорость передачи и период связаны с шириной полосы соотношением 
, если используется формирование импульсов. 
Расширение и сужение спектра
Быстрое изменение фазы сигнала (период следования элементов сигнала Tc) приводит к тем большему увеличению ширины полосы, чем выше скорость передачи Rc (без изменения мощности исходного сигнала), и проявляет себя подобно шуму, так как спектры таких сигналов аналогичны для всей полосы частот. Фактически, зависимость спектра мощности от частоты для широкополосного сигнала похожа на зависимость мощности собственных шумов в канале. Сигнал как бы " спрятан" за шумом.
|
|
|
Чтобы восстановить сигнал, необходима такая же большая ширина полосы частот. Это напоминает ключ от двери – только демодулятор, который «знает» такой ключ, будет в состоянии демодулировать и восстановить сообщение. Этим «ключом» фактически является псевдослучайная последовательность (быстрое изменение фазы), также называемая псевдошумом (PN). Эти последовательности генерируются с помощью m-последовательностей.
m–Последовательности
Эти кодовые последовательности (коды DSSS) можно рассматривать как псевдошумы (PN), поскольку они имеют сходство со случайными битовыми последовательностями с спектром, аналогичным белому шуму.
Структура m-последовательности, казалось бы, должна быть случайной, однако, на самом деле, она может быть воссоздана при помощи набора сдвиговых регистров, показанных на Рисунке 4 с M=4, полинома 
и начального состояния '1 1 0 0'.
Рисунок 4: структура сдвигового регистра для m-последовательности
Где ' 
' представляет сложение по модулю 2.
При использовании этой схемы начальное состояние необходимо только для того, чтобы сгенерировать точно такую же последовательность длиной 
(единственным запрещенным состоянием являются все нули, так как регистр зафиксируется в этом состоянии).
Например:
начальное состояние:
| Регистр# | Output | ||||
| Начальное значение |
состояния после сдвигов:
| Первый сдвиг | 1  1
| ||||
| Второй сдвиг | 1 1
| ||||
| Третий сдвиг | 0 -1
| ||||
| Четвертый сдвиг | 0 -1
| ||||
| Пятый сдвиг | 0 -1
| ||||
| Шестой сдвиг | 1 1
|
|
|
|
Итоговая последовательность будет выглядеть примерно так:
1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1 1
После пятнадцатого сдвига, значения в регистрах снова перейдут в первоначальное состояние.
|
|
|
