3744

( ) = 1∙ +1∙ +0∙ +0∙ +0∙ +0∙ +0∙ +1

=

=+ +1.

характеристических многочленов, которые описывают последовательности максимальной длины для m = 7. Как следует из таблицы, для данной длины регистра сдвига имеется всего 18 разных характеристических многочленов и, следовательно, 18 разных двоичных последовательностей максимальной длины. Все остальные характеристические многочлены с другими наборами коэффициентов описывают последовательности, период которых меньше 127.

Каждая из последовательностей табл. 7.1 и вся их совокупность обладает свойствами, аналогичными свойствам случайных бинарных последовательностей, в которых каждый очередной символ принимает значения 0 или 1 с равной вероятностью и независимо от значений предшествующих символов.

Известно достаточно большое число способов формирования псевдослучайных последовательностей, статические свойства которых хорошо изучены. Новые результаты здесь получают вплоть до настоящего времени.

На основе псевдослучайных последовательностей формируют псевдослучайные сигналы, которые нашли широкое применение в системах подвижной связи. Наиболее простой и часто используемый способ формирования можно описать следующим равенством:

( ) = ∑ (2 − 1) ( − ), (7.3)

111

где , k = 0, 1, 2, … , N-1 – символы псевдослучайной последовательности, принимающие значения 0 или 1, коэффициенты (2 -1) здесь принимают значения +1 или -1, а функция ( ) определяет форму элементарного символа псевдослучайного сигнала ( ). Длительность этого сигнала равна = .

Автокорреляционные и корреляционные функции псевдослучайных сигналов, сформированные на основе последовательностей с характеристическими многочленами 5 и 10 из табл. 7.1, вычисляются по следующим формулам:

Таблица 7.1

автокорреляционных функций каждого сигнала равны 1. Максимальное значение модуля взаимной корреляционной функции не превышает 0,2, а среднеквадратическое ее значение равно 0,064

113

8.ВРЕМЕННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ КАНАЛОВ

8.1.Метод временного разделения каналов

Метод временного разделения каналов используется в многоканальных линиях связи с временным разделением каналов. По таким линиям связи передаются импульсивные сигналы, в то время как непрерывные сигналы типичны для линий связи с частотным разделением. Эффективное использование линии связи может быть достигнуто за счёт временного разделения канала связи между несколькими измеряемыми параметрами, каждый из которых передается с частотой, соответствующей скорости его измерения. При таком временном разделении каждой измеряемой величине отводится свой повторяющийся временной интервал. Приемное устройство должно быть в состоянии разделить поток значений по каналам так, чтобы в каждом из каналов образовались последовательности значений, соответствующие первичной измеряемой величине. Для этого необходимо обеспечить временную синхронизацию или метить каждый временной промежуток для того, чтобы на приемном конце можно было распознать каждый источник данных.

В цифровых системах связи для передачи нескольких цифровых сигналов по одной линии связи применяется мультиплексирование с временным разделением каналов.

Схематично эта процедура выглядит так: на вход мультиплексора подается n двоичных последовательностей ,мультиплексор поочередно отбирает из этих входных каналов заданную последовательность. Непрерывную последовательность бит в выходном потоке , принадлежащую определенному входному каналу или интервал времени между ближайшими импульсами группового сигнала Т к называется канальным интервалом (Тайм - слотом (Time Slot)). На практике более употребляемыми являются схемы мультиплексирования с байт-интерливингом (в нашем случае),

114

когда на выход последовательно коммутируется по одному биту из каждого канала.

Промежуток времени между соседними импульсами одного индивидуального сигнала называется циклом передачи Т ц. От соотношения Т к и Т ц зависит число импульсов, которое можно разместить в цикле, т.е. число временных каналов.

При временном разделении существуют взаимные помехи, в основном обусловленные двумя причинами.

Первая состоит в том, что линейные искажения, возникающие за счет ограниченности полосы частот и неидеальности амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик всякой физически осуществимой системы связи, нарушают импульсный характер сигналов. При временном разделении сигналов это приведёт к тому, что импульсы одного канала будут накладываться на импульсы других каналов. Иначе говоря, между каналами возникают взаимные переходные помехи или межсимвольная интерференция.

Кроме того, взаимные помехи могут возникать за счет несовершенства синхронизации тактовых импульсов на передающей и приемной сторонах.

Всилу данных причин временное разделение каналов на основе АИМ не получило практического применения. Временное разделение широко используют в цифровых системах передачи квази синхронной и синхронной иерархий, которые будут подробно рассмотрены ниже.

Вобщем случае для снижения уровня взаимных помех приходится вводить «защитные» временные интервалы, что соответствует некоторому расширению спектра сигналов. В нашем случае верхняя частота спектра передаваемых сообщений составляет величину 3400 Гц. В соответствии с теоремой Котельникова минимальное значение частоты

системах частоту дискретизации выбирают с некоторым

с помощью восьмиразрядного цифрового кода, длительность одного разряда (бита) будет не больше 1⁄8 от ТК и составлять величину, не превышающую 43,375 нс. Учитывая, что должен быть промежуток между кодовыми посылками соседних импульсов группового сигнала, длительность одного разряда возьмём меньше , равную 40 нс. Длительность импульса, с помощью которого передается один разряд, и будет определять полосу частот, необходимую для организации группового канала. Будем учитывать, что указанный импульс имеет прямоугольную форму, а его спектра его спектр соответственно определяется функцией sinc(x).Возможно несколько подходов определения ширины спектра прямоугольного импульса. Например: по первому нулю спектра, по уровню 0,7 от максимального значения спектра, и т.д. Воспользуемся первым подходом. Тогда

качестве которого в работе рассматривается квадратурный амплитудный модулятор (КАМ – 16 модулятор), поступает цифровой сигнал, необходимая полоса которого будет 50 МГц.

116

8.2.Построение многоканальных передатчиков с временным разделением каналов

Ширина полосы радиосигнала зависит от скорости передачи информации и вида манипуляции (модуляции). Манипуляцией называют дискретное изменение параметров излучаемых колебаний (амплитуды, частоты, фазы), соответствующее передаваемому цифровому сигналу. Скорость передачи цифрового сигнала В выражается в бит/с: число посылок (нулей или единиц) в секунду для цифровой передачи непрерывного (аналогового) сигнала u(t), его подвергают дискретизации, заменяя множеством отсчетов, следующих через определенные интервалы Тд:

где к - последовательность целых чисел: к = 0,1,2,3..., δ(t-к*Tд)

–дельта функция, равная единице в моменты t=к*Tд и нулю в остальное время.

Частота дискретизации Fд=1/Тд выбирается в соответствии с теоремой Котельникова: Fд>2 Fmax, где Fmax - максимальная частота спектра непрерывного сигнала u(t).

Далее дискретный сигнал V(t) (4.1) кодируется, для чего используются различные методы импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Каждому отсчету и(кТд) ставится в соответствие N - разрядное двоичное число. Число разрядов N определяется требованиями к точности воспроизведения в приемнике исходного сообщения, зависит от выбранного кода и особенностей построения кодирующих и декодирующих устройств кодеков. При передаче одного стандартного ТФ (телефонного) канала полосой 300-3400 Гц частота дискретизации F= 8 кГц, а ИКМ сигнал представляет восьмиразрядным двоичным кодом (М=8). Скорость передачи одного цифрового ТФ канала Bi=M*F=64000 бит/с или 64 кбит/с. Система цифровой связи широко используется для

117

передачи многоканальных ТФ сообщений существует общепринятая иерархия многоканальных систем.

Первичную группу образуют 32 (30) канала. Скорость передачи В равна 32*64=2048 кбит/с и равно 2, 048 Мбит/с. В полосе частот, занимаемой 32 ТФ каналами, могут передаваться 6 каналов высококачественного цифрового радиовещания[15].

Группы высшего уровня составляют: 128 (120) ТФ каналов, В=8,448 Мбит/с, 512 (480) ТФ каналов, В=34,368 Мбит/с,

2048 (1960) ТФ каналов, В=139,264 Мбит/с.

В настоящее время на эксплуатации находятся цифровые радиолинии со скоростью передачи до 400 Мбит/с, что позволяет передавать 5760 ТФ каналов (Япония). Приведенные значения скоростей передачи не являются абсолютно жесткими, в ряде стран действуют собственные стандарты, незначительно отличающиеся друг от друга.

Следует отметить, что радиолинии цифровой связи с малой скоростью передачи (менее 8,5 Мбит/с) по экономичности и надежности конкурентоспособны в сравнении с кабельными линиями связи. Эти линии работают в диапазоне частот 14-20 ГГц.

Скорость передачи определяет полосу частот модулирующего ИКМ сигнала, а следовательно и полосу радиоканала. Цифровой информационный сигнал (ЦИС) представляет случайный процесс. Его энергетический спектр состоит из непрерывной части, приближенно отображаемой

функцией (F) =r/B *( F/B , внутри которой размещены отдельные дискретные составляющие, обусловленные передачей сигналов синхронизации, контроля и т.п.. Минимальная частота, которой ограничен спектр группового модулирующего сигнала, связан со скоростью передачи ЦИС соотношением Fm(МГ ц)>В/2(Мбит/с).

118

Скорости кодирования при различных видах модуляции: BPSK— 1/2, QPSK — 1/2. 3/4, 16 QAM — 1/2, 2/3. 3/4, 64 QAM — 2/3, 3/4.

Пользователю могут быть предоставлены (теоретически) все поднесущие частоты, что обеспечит максимально возможную в системе скорость (например. 75 или 134 Мбит/с). Следует понимать, что это максимальная скорость, которую может обеспечить система на передачу. Сюда входит и информационный трафик, и каналы управления и сигнализации, и т.п. Реальная скорость передачи трафика пользователя, конечно же, будет ниже. Например, при обеспечении 256 частот поднесущих под трафик пользователей могут быть отданы лишь 192 поднесущих, 8 отводится под пилотсигналы и 56 остаются пустыми в качестве защитного интервала. Уровень пилотсигналов на 2.5 дБ выше, чем у остальных поднесущих частот. Распределение поднесущих в кадре из 256 частот приведено на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Распределение поднесущих в диапазоне частот

Для передачи цифровых сигналов широко используется временной метод разделения каналов. Использование временного разделения каналов упрощает построение разветвленных систем связи, в которых производится выделение и введение части информации на радиорелейных линиях.

119

Частота дискретизации Fд = 1/Tд выбирается в соответствии с теоремой Котельникова: Fд ≥ 2 Fmax, где Fmax – максимальная частота спектра непрерывного сигнала u (t).

Для чего используются различные методы импульснокодовой модуляции. Каждому отсчету u(k Tд) ставится в соответствие N – разрядное двоичное число. Число разрядов N определяется требованиями к точности воспроизведения в приемнике исходного сообщения, зависит от выбранного кода и особенностей построения кодирующих и декодирующих устройств (кодеков). При передаче одного стандартного телефонного (ТФ) канала полосой 300…3400 Гц частота дискретизации Fд = 8 кГц, а ИКМ сигнала представляется восьмиразрядным двоичным кодом (N = 8). Скорость передачи одного цифрового ТФ канала B1 = NF = 64000 бит / с или 64 кбит / с. Системы цифровой связи широко используются для передачи многоканальных телефонных сообщений. Существуют общепринятая иерархия многоканальных систем.

При передаче многоканального сообщения в качестве первично системы МККТТ рекомендована 30-канальная система, имеющая 32 канальных интервала, один из которых предназначен для передачи сигналов синхронизации, а другой - сигналов управления. Частота дискретизации для каждого телефонного канала с максимальной частотой 3,4 кГц выбрана равной 8 кГц. При восьмиразрядном двоичном кодировании, обеспечивающем передачу необходимого количества уровней квантования, групповой цифровой поток передается с тактовой частотой fT=8,8·32=2048 кГц. Вторичная система предназначенная для передачи 120 телефонных каналов, может быть сформирована объединением четырех первичных 30 канальных систем либо непосредственным кодированием соответствующих групповых многоканальных сигналов, образованных путем частотного деления каналов.

120