38 Викладіть пояснення достоїнства широкосмугових систем зв’зку.

Суть широкосмугового зв’язку полягає в розширенні спектра частот інформаційного сигналу, передачі широкосмугового сигналу (ШСС) і виділенні з нього корисного сигналу шляхом перетворення спектра прийнятого широкосмугового в первісний спектр інформаційного сигналу.

Основною характеристикою ШСС є база сигналу, обумовлена як добуток ширини його спектра F на його тривалість Т В=FТ

Широкосмугові системі знаходять застосування завдяки таким потенційним перевагам:

• Підвищеній завадостійкості;

• Можливості забезпечення кодового розподілу каналів при багатоканальному доступу у системах, що використовують технологію CDMA;

• Енергетичній скритності завдяки низькому рівню спектральної щільності;

• Високій розв’язній здатності при вимірюваннях відстані;

• Захищеності зв’язку;

• Здатності протистояти впливу навмисних завад;

• Підвищеній пропускній здатності й спектральній ефективності в деяких стільникових системах персонального зв’язку;

• Низькій вартості при реалізації;

• Наявності сучасної елементної бази (інтегральних мікросхем);

39 40 41 (три в одном)

39 Викладіть метод прямого розширення спектра за допомогою ПВП

40 Наведіть структуру передавача системи Широкосмугового зв’язку з прямим розширенням спектра. Поясніть принцип роботи.

41 Наведіть структуру приймача системи Широкосмугового зв’язку з прямим розширенням спектра. Поясніть принцип роботи.

При прямому методі розширення спектра інформаційне повідомлення маніпулює псевдо послідовну послідовність PN, що складається з елементів (чипів) тривалістю Т_с , причому тривалість чипа багаторазово (в N раз) менше тривалості Т_b інформаційного біта або символу, (посилки)

Т_b=NT_c , N>>1.

Величина N безпосередньо характеризує ступінь розширення спектра порівняно з шириною спектра первинного повідомлення і тому називається коефіцієнтом розширення спектра.

На рис. 1.5, а наведена концептуальна схема передавача сигналів із прямим розширення спектра на основі псевдопослідовних випадковостей DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). У першому модуляторі здійснюється фазова маніпуляція PSK сигналу проміжної частоти двійковим цифровим сигналом переданого повідомлення d(t) у форматі без повернення до нуля NRZ із частотою проходження символів f_b=1/T_b.

Для ілюстрації основних концепцій вважатимемо, що здійснюється проста без передмодуляційної фільтрації двійкова PSK з постійною обвідною. PSK сигнал визначається таким образом:

S(t)=Ad(t)cosω_ПЧt,

Де d(t) – не фільтрований дворівневий сигнал, що має два стани: +1 і -1;

ω_ПЧ – проміжна частота; А – амплітуда сигналу.

Як сигнал розширення спектра g(t) використовується сигнал псевдовипадкової послідовності (PN) із частотою проходження елементів f_c=1/T_с. У результаті повторної модуляції формується BPSK сигнал із розширеним спектром.

γ₁(t)=g(t)S(t)=Ag(t)d(t)cosω_ПЧt,

де А – амплітуда сигналу.

Цей сигнал проміжної частоти потім переноситься вверх на необхідну частоту за допомогою синтезатора частоти. Широкосмуговий сигнал на вході підсилювача потужності має вигляд

γ₂(t)=Ag(t)d(t)cosω_ПЧt.

Цю формулу можна інтерпретувати подвійно, звідки випливають дві реалізації описаного методу. Перша інтерпретація – множення сигналу з BPSK (потік даних d(t)) на псевдовипадкову послідовність g(t).

Друга інтерпретація – множення g(t) i d(t) з наступним застосуванням модуляції BPSK. (рис. 1.5, б).

Формування ШСС за схемою рис. 1.5,а ілюструється за допомогою рис.1.6 і рис.1.7.

У нашому прикладі тривалість одного біта інформаційного сигналу дорівнює T_b, що відповідає швидкості передачі даних 1/T_b. Отже, залежно від кодування ширина спектра сигналу складатиме порядку 2/T_b. Подібним чином, ширина спектру псевдовипадкового сигналу дорівнює 2/T_c. Розширений спектр, що утворюється, зображений на рис.1.7,в. Ступінь розширення безпосередньо залежить від швидкості передачі псевдовипадкової послідовності.

З рисунка видно, що сигнал більш рівномірно й з меншою спектральною щільністю розподіляється в смузі частот. Отже, не тільки підвищується завадостійкість сигналу, але й знижується ймовірність його виявлення.

При надходженні широкосмугового сигналу ШСС на відповідний приймач (рис.1.8) він ще раз помножується на g(t). Оскільки g(t)*g(t)=1, в результаті множення буде відновленний вихідний сигнал

γ₂(t)g(t)=Ad(t)g(t)g(t)cos(2πf_ПЧ)t=S(t).

У приймачі користувача, якому призначене повідомлення, є синхронізований у часі сигнал g_i(t), що забезпечує стиснення спектра та є точною копією PN відповідно передавача. Отриманий після стиснення спектра для BPSK сигналу з вузькою смугою виконується демодуляція. Однак можлива реалізація й інших видів модуляції, таких, як MSK, GMSK, GFSK та ін.

Якщо обрано ансамбль ортогональних сигналів PN, то після операції стиснення спектра зберігається лише модульований корисний сигнал. Всі інші сигнали, будучи ортогональними, зберігають широку смугу і мають ширину спектра, що перевищує граничну смугу пропускання фільтра демодулятора. На рис. 1.9 і 1.10 наведено спрощені часові і спектральні діаграми, що якісно ілюструють процеси розширення й стиснення спектра сигналів.

Отже, бачимо (див. рис. 1.3, 1.5, 1.6, 1.7 і 1.8), що:

• Однократне множення інформаційного сигналу на g(t) призводить до розширення спектру сигналу;

• Повторне множення в приймачі на g(t) призводить до стиснення спектра сигналу, що дозволяє ефективно використовувати смуговий фільтр і відновити вихудний сигнал;

• Вихідний сигнал множиться двічі (під час передачі і прийому), тоді як завада множиться тільки один раз (під час приймання) і її спектр стає розширеним;

• Смуговий фільтр має смугу пропускання, погоджену із шириною спектра корисного сигналу. Рівень завад на вході фільтра значно послабляється.