2 3. Телекомунікаційні мережі з технологією fhss. Визначення, математичні моделі для систем з модуляцією fsk. Основні характеристики(13 лекция).

На данных графиках приведен пример передачи сигнала со скачкообразной перестройкой частоты (frequency hopping — FH). Для передачи FH-сигнала резервируется определенное количество каналов. Как правило, используют несущих частот, которые составляют каналов. Расстояние между несущими частотами (а, следовательно, ширина каждого канала) обычно равно ширине полосы входного сигнала. При передаче каждый канал используется в течение фиксированного интервала времени; в стандарте IEEE 802.11, например, этот интервал равен 300 мс. В течение такого интервала производится передача некоторого количества закодированных определенным образом битов . Последовательность использования каналов задается кодом расширения, и поскольку приемник и передатчик используют один и тот же код, переходы между каналами выполняются синхронно.

На следующем рисунке приводится типичная структурная схема системы связи со скачкообразной перестройкой частоты. При передаче двоичные данные подаются на модулятор, работающий с использованием метода цифро-аналогового кодирования - частотной манипуляции (frequency-shift keying — FSK).

а) Передатчик

б) Приемник

Рисунок 3 - Электрическая структурная схема системы связи расширенного спектра со скачкообразной перестройкой частоты для беспроводной локальной сети связи

Полученный сигнал центрирован на некоторой базовой частоте. Изображенный далее генератор псевдослучайных чисел применяется для получения индексов таблицы используемых частот. Именно псевдослучайная последовательность является упоминавшимся ранее кодом расширения. Каждые бит на выходе генератора определяют одну из несущих частот. Для каждого из последующих интервалов времени (которому соответствует бит псевдослучайного кода) выбирается новая несущая частота. Эта частота модулируется сигналом исходного модулятора. Форма полученного сигнала не изменится, однако он будет центрирован на выбранной частоте. Приемник демодулирует полученный сигнал расширенного спектра с помощью той же последовательности частот (основанной на псевдослучайном коде), что использовалась при модуляции. Для получения выходных данных полученный сигнал еще раз демодулируется.

Рассмотрим работу передатчика.

В схеме на рисунке 3 показано перемножение двух сигналов. Приведем пример подобного умножения, используя BFSK в качестве схемы модуляции данных. Сигнал FSK на входе системы FHSS можно определить следующим образом:

, при .

Здесь:

— амплитуда сигнала;

— базовая частота;

— значение -го бита данных (+1 соответствует двоичной 1; -1 — двоичному 0);

— разнесение частот;

Т — длительность передачи одного бита; скорость передачи данных равна 1/ .

Таким образом, в течение интервала передачи - го бита частота сигнала будет равна , если бит имеет значение -1, и + при значении бита +1.

Синтезатор частот генерирует последовательность тонов, частота которых изменяется через равные промежутки времени. Переходы в наборе 2^к частот определяются k битами псевдослучайного кода. Будем считать время передачи на одной частоте равным времени передачи одного бита, будем также пренебрегать фазовой разницей между информационным сигналом и сигналом расширения . Результирующий сигнал во время - го интервала передачи (передачи ( -го бита) можно выразить в следующем виде:

.

Здесь — частота сигнала, сгенерированного синтезатором частот во время -го интервала передачи. Используя тригонометрическое равенство , получим следующее соотношение:

.

Полосовой фильтр позволяет отсеять разность частот, пропуская только их сумму. Полученный сигнал FHSS может быть записан в таком виде

.

Итак, частота информационного сигнала в течение -го интервала передачи равна , если значение бита -1, и при значении +1.

Рассмотрим работу передатчика.

Приемник получит сигнал, описываемый только что определенной функцией . Умножение полученного сигнала на копию сигнала расширения дает в результате следующее

.

Используя тригонометрическое равенство, получим такой результат:

.

Для отсеивания разности частот используется полосовой фильтр , в результате получается сигнал, который описывается функцией :