13. Разнесенный прием. Классификация. Пространственное, поляризационное, угловое разнесение. Частотное разнесение. Временное разнесение и перемежение.

Разнесенный прием

Разнесенный прием является одним из эффективных методов борьбы с быстрыми замираниями. Выигрыш достигается в том случае, если сигнал, распространяющийся по разным путям, имеет одинаковую среднюю мощность.

Классификация.

Пространственное разнесение – обеспечивается посредством разнесения двух или более антенн на расстояние 10λ или 20λ, при этом не требуется дополнительный частотный ресурс.

Поляризационное разнесение – подразумевает передачу или прием сигнала в двух ортогональных плоскостях поляризации.

Угловое разнесение – обеспечивается использованием двух или более облучателей одной антенны, что позволяет сформировать многолучевую диаграмму направленности.

Частотное разнесение – для передачи сигнала используется две или более несущие частоты. Выигрыш обеспечивается при величине разноса между частотами превышающими полосу когерентности.

Комбинированное, пространственно-частотное разнесение – многочастотный сигнал передается через разнесенные антенны.

Временное разнесение – подразумевает передачу одного сигнала несколько раз, через определенные временные интервалы большие времени когерентности.

Перемежение – используется для борьбы с пакетами ошибок при глубоких замираниях. Операция перемежения декоррелирует пакеты ошибок за счет их преобразования в группу случайных, обычно единичных, ошибок, которые эффективно устраняются помехоустойчивыми кодами. Широкое применение нашло диагональное и блочное перемежение.

Диагональное перемещение осуществляется согласно рис:

на выходе : a₃ b₆ a₂ b₅ a₃ b₄ b₃ c₆ b₂ c₅ b₁ c₄

Рис. Диагональное перемежение.

При этом между соседними символами получается малое расстояние, этот недостаток позволяет устранить блочное перемежение, осуществляемое согласно рис…

. Блочное перемежение.

Общим недостатком обоих методов является жесткая периодичность следования переставленных символов в пределах интервала перемежения.

14. Множественный доступ и методы разделения каналов. Классификация систем с множественным доступом. Методы разделения каналов. Кодовое разделение. Временное разделение и частотное разделение. Поляризационное и пространственное разделение.

Классификация систем с множественным доступом.

В случае, когда несколько абонентов желают использовать 1 канал связи (который включает в себя не только среду распространения сигнала, но и оборудование), появляется задача использования множественного доступа. Близкой задачей является уплотнение.

В ССПО несколько абонентских сигналов составляют групповой сигнал. По принципу организации группового сигнала системы с множественным доступом делятся на системы с независимым доступом и системы с централизованным доступом:

По способу организации совместной работы абонентов системы делятся на контролируемые и неконтролируемые. В неконтролируемых системах каждый абонент имеет фиксированный частотный диапазон, тайм-слот или кодовую комбинацию. В контролируемых системах имеется центр управления, который по запросу абонента выделяет частотный, временной или кодовый ресурс из свободных.

Системы с множественным доступом делятся на координированные и не координированные.

Не координированные : Координированные :

Методы разделения каналов.

Ключевым моментом всех схем уплотнения и множественного доступа является то, что интерференция между каналами (абонентами) должна приводить к незначительному увеличению вероятности появления ошибки. Все методы разделения каналов основаны на теории линейной селекции:

Пусть имеется абонентский сигнал

u_i(t) = a _n × ψ _n (t),

где а _n – информационная составляющая;

ψ _n (t) – несущая функция;

Тогда групповой сигнал будет иметь следующий вид

.

Приемник абонентского терминала принимает только групповой сигнал, следовательно на приемной стороне необходимо иметь функционал, который выделил бы информацию для абонента n:

a_n = Φ {u _Σ (t)}

Для этого должно выполняться 2 условия:

1.Система {ψ _i (t)} образует систему линейно-независимых функций: a ₁ × ψ ₁ (t) + … + a _n × ψ _n (t)=0 тогда и только тогда, тогда a_i = 0 , i=1,2,3...n.

2.Система ψ _i (t) образует систему ортогональных сигналов:

для любого i j ,

Тогда,

Временное разделение (TDMA)

Пользователям выделяются периодически временные интервалы или тайм-слоты:

Обычно сигнал разбивается на кадры, а те в свою очередь на временные интервалы:

кадр N кадр N+1

Для правильного приема следует синхронно принимать только во время своего тайм-слота с периодом, равным длительности кадра. Если какой-то из абонентов не передает данные, то ресурс используется неэффективно. Если требования пользователя непредсказуемы, то должны применяться методы динамического распределения интервалов: коммутация пакетов, статистические мультиплексоры и прочие коммутаторы.

Частотное разделение (FDMA)

Распределяются поддиапазоны используемой полосы частот.

Рассмотрим эту технологию на примере уплотнения телефонных каналов.

Путем фильтрации оставляем только 1 полосу. Если несколько частот, то получим:

Обычно вышеуказанным образом формируется составной сигнал, который затем модулируется несущей. Однако возможно построение систем, в которых каждый абонент имеет свой поддиапазон частот, а суммирование осуществляется в среде распространения.

Кодовое разделение (CDMA)

Абоненту выделяются определенные элементы наборов ортогонально (или почти ортогонально) распределенных кодов, каждый из которых использует весь диапазон частот. CDMA является практическим приложением методов расширения спектра, который осуществляется методом скачкообразной перестройки частоты и методом прямой последовательности

Каждому пользователю присваивается псевдо-шумовой код, который указывает последовательность для перестройки частоты. Аналогично для метода прямой последовательности. При кодовом разделении передатчик и приемник нуждаются в строгой синхронизации.

Преимущества CDMA:

1. Конфиденциальность;

2. Проблемы со связью, возникающие в канале связи с замираниями, равномерно распределяются между всеми абонентами;

3. Сопротивляемость подавлению.

Поляризационное разделение

Для разделения сигналов используется ортогональная поляризация, что позволяет использовать один частотный канал. В спутниковой связи это широко используется.

Пространственное разделение

С помощью точечных лучевых антенн радиосигналы разделяются и направляются в разные стороны.