23. Виды многостанционного доступа. Сущность многостанционного доступа с кодовым разделением каналов. Многостанционный доступ с кодовым разделением сигналов

В случае многостанционного доступа с кодовым разделением сигналов независимая работа большого числа направлений связи осуществляется при одновременной передаче сигналов в общей полосе частот ретранслятора (ствола ретранслятора). Выделение нужного сигнала на приёмной стороне производится на основе анализа формы (кода) сигналов. Поэтому иногда применяется термин «многостанционный доступ с разделением сигналов по форме».

Например, в системе (рис.5) при передаче информации от станции А к станции Б используется сигнал АБ определённой структуры, а от станции В к станции Г – сигнал ВГ другой структуры. При большем числе работающих станций каждая из них передаёт сигнал заданной структуры.

Рис.5. Принцип работы станций при многостанционном доступе с разделением сигналов по форме

Приёмник станции Б выделяет сигнал АБ и принимает информацию от станции А, но он не воспринимает сигнал ВГ и переносимую им информацию. Приёмник станции Г выделяет сигнал ВГ и переносимую им информацию.

Так как сигналы станций передаются одновременно и в общей полосе частот, то имеют место взаимные помехи.

Структура сигналов отдельных станций выбирается так, чтобы минимизировать влияние взаимных помех на качество приёма нужного сигнала.

При МДКР сигналы обычно формируются двумя ступенями модуляции. На первой ступени образуется узкополосный сигнал путём отображения передаваемого сообщения в изменении какого-либо параметра несущего колебания, при этом используются все известные методы модуляции (ЧТ, ОФТ, ЧМ и т.д.). На второй ступени осуществляется широкополосная модуляция. Она может быть реализована либо непосредственной передачей узкополосного сигнала на меняющихся несущих частотах, либо путём изменения фазы узкополосного сигнала по закону псевдослучайной последовательности двоичных символов.

Рассмотрим последовательную передачу кодовых символов сигналами с меняющейся несущей частотой, так называемую передачу с «прыгающей частотой». При этом способе отведённая для работы системы связи полоса частот ретранслятора F_р разбивается на l участков одинаковой ширины f. Средние частоты этих участков f₁, f₂,..., f_i образуют множество Ф несущих частот, из которого выбираются рабочие частоты для станций системы спутниковой связи. Конкретные значения несущих частот и порядок их использования для станций определяются следующим образом. Из частот множества Ф формируются комбинации из K элементов

i = 1,2,...,n.

В данном выражении верхние индексы указывают порядковый номер элемента в комбинации, а не его место в множестве Ф. Каждый элемент комбинации f ^(j), j = 1,2,...,K, может быть любым элементом множества Ф_(f₁, f₂,..., f_l).

Комбинации частот , i = 1,2,..., n, распределяются между входящими в систему станциями. Распределение производится центральной станцией.

Закреплённая за некоторой станцией комбинация частот определяет набор и порядок смены несущих (рабочих) частот передатчика станции в цикле изменения. Повторения таких циклов описывают последовательность изменения несущей частоты передатчика в течение сеанса связи. Такая же комбинация используется на другой стороне направления связи, в приёмном устройстве, для последовательной его перестройки на частоты приходящего сигнала. Для организации двусторонней связи необходимо иметь две различные комбинации частот. Таким образом, при рассматриваемом способе передачи структура сигналов задаётся комбинацией частот .

Отображение кодовых символов в сигнале может осуществляться манипуляцией частоты или фазы несущего колебания.

Принцип передачи и структуру сигнала удобно показать на частотно-временной плоскости (рис.6). На ней по оси частот отложены участки деления полосы пропускания ретранслятора F_р со средними частотами, а по оси време-

Рис.6. Принцип передачи и структура

сигнала с «прыгающей» частотой

ни – интервалы T_с передачи кодовых символов или длительности элементарных сигналов. На такой плоскости последовательность несущих частот, используемых при передаче, отображается ступенчатой кривой, вблизи которой проходит пунктирная кривая изменения текущей манипулированной частоты. На рис.6 для примера изображены два цикла изменения частоты для случая l = 8 и K = 3.

Цикл задаётся набором несущих частот  = (f₃, f₇, f₁). Пунктирная кривая отображает изменение проманипулированной частоты при передаче последовательности кодовых символов 101011.

Выше отмечалось, что число используемых комбинаций несущих частот значительно меньше l ^k. Это связано с тем, что применяемые комбинации должны обладать двумя свойствами:

• в каждой комбинации используются частоты из различных участков отведённой полосы;

• количество наложений частот, входящих в отдельные комбинации, для всех возможных временных сдвигов между комбинациями должно быть мало.

Эти свойства уменьшают влияние взаимных помех. При одновременной работе многих станций используемые ими частоты характеризуются равномерным распределением вероятностей, а взаимные помехи имеют равномерную спектральную плотность мощности в пределах выделенной полосы частот.

Система связи, использующая многостанционный доступ с кодовым разделением сигналов, имеет следующие достоинства:

• гибкость и масштабируемость ССС – число объединяемых в системе ЗС ограничено только мощностью ансамбля ортогональных сигналов (хотя допустимое число одновременно работающих через Ртр станций невелико);

• адаптивность системы: качество связи уменьшается с увеличением числа работающих радиолиний и возрастает с сокращением их числа;

• скрытность линий связи, обусловленная возможностью работы сигналами, уровень которых ниже уровня шума и системных помех;

• затруднение радиоразведки вследствие весьма сложной структуры сигналов;

• высокая защищённость от организованных помех, достигаемая использованием широкополосных сигналов.

Система связи с разделением сигналов по форме имеет следующие недостатки:

• меньшая пропускная способность системы: при одинаковых параметрах ретранслятора и станций возможное число одновременно работающих станций примерно в 10 раз меньше, чем при частотном многостанционном доступе;

• необходимость точной синхронизации приёмных устройств с принимаемым сложным сигналом, хотя все радиолинии работают асинхронно;

• сложность оборудования.

Таким образом, рассмотренные методы многостанционного доступа позволяют реализовать одновременную работу множества земных станций через ограниченное число спутников -ретрансляторов. Технология управления радиоресурсом в зависимости от топологии сетей ССС будет рассмотрена в следующей лекции.