33. Порівняльний аналіз телекомунікаційних мереж з технологіями dsss, fhss. Визначення, схеми, фізичні процеси. Основні характеристики (лекции 13-14)
Технология FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum)
На
рисунке 2
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. При передаче каждый канал
используется в течение фиксированного
интервала времени
На рисунке 3 приводится типичная структурная схема системы связи со скачкообразной перестройкой частоты.
Рисунок 2 - Пример скачкообразной перестройки частоты
Полученный сигнал центрирован на некоторой базовой частоте.
Сигнал на входе системы FHSS можно определить следующим образом
Здесь
— амплитуда
сигнала;
—
базовая частота;
—
значение
-го
бита данных
— разнесение
частот;
Т
—
длительность передачи одного бита;
скорость передачи данных равна 1/
.
а) Передатчик
б) Приемник
Коэффициент расширения спектра:
Телекоммуникационная технология DSSS (direct-sequence spread spectrum)
Модель системы беспроводного доступа с расширением спектра методом прямой последовательности на основе технологии DSSS представлена на риунке:
а) Передатчик
б) Приемник
Рассмотрим схему DSSS с модуляцией BPSK (Binary Phase Shift Keying). Сигнал BPSK можно описать следующей формулой:
. (1)
Здесь
— амплитуда сигнала;
— несущая частота;
— дискретная функция, принимающая значение +1, если соответствующий бит потока данных равен 1, и -1, когда бит данных равен 0.
Чтобы получить сигнал DSSS, необходимо умножить на функцию , которая соответствует псевдослучайной последовательности и принимает значения -1 и +1:
Таким образом, использование расширенного спектра снизило мощность намеренных помех в раз. Величина, обратная данному коэффициенту, выражает выигрыш в отношении сигнал/шум:
. (8)
Здесь:
- скорость передачи данных кода расширения;
- скорость передачи данных;
- ширина полосы сигнала;
- ширина полосы сигнала расширенного спектра.
Результат подобен результату для схемы FHSS, где для FHSS: ( отношение мощности сигнала к мощности шума возрастет на величину, именуемую коэффициентом расширения спектра).
Из двух методов широкополосной передачи каждый имеет свои сильные и слабые стороны. Метод DSSS позволяет достигать значительно большей производительности (2 Мб/с на один канал, 6 Мб/с на весь диапазон 2,4 ГГц), а кроме того, обеспечивают большую устойчивость к узкополосным помехам (поскольку выбором поддиапазона для передачи часто удается отстроиться от помех) и большую дальность связи. Оборудование DSSS несколько сложнее и дороже FHSS. Еще одно достоинство FHSS-устройств состоит в том, что они, в отличие от DSSS, могут сохранять работоспособность в условиях широкополосных помех, - например, создаваемых DSSS-передатчиками, но это оборачивается тем, что сами они мешают обычным узкополосным устройствам.
Приведенное сравнение дает основания для следующих рекомендаций: FHSS-технология в любом из диапазонов 915 МГц и 2,4 ГГц, а также DSSS-технология в диапазоне 915 МГц должны преимущественно применяться внутри зданий или на частной территории при отсутствии помех радиоустройствам, включая широкополосные, находящимся вне этих зданий и территорий. Для наружного применения наиболее приспособлена DSSS-технология в диапазоне 2,4 ГГц высокочастотном.