ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ
ЛЕКЦИЯ №5 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЦИФРОВОЙ СИСТЕМЫ СВЯЗИ. М, КС
ЛИТЕРАТУРА
1. Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами. М.:Горячая линия- Телеком, 2002.
2. Григорьев В.А., Лагутенко О.И., Распаев Ю.А. Сети и системы радиодоступа.М.:Экотрендз, 2005.
3. Богомолов С.И. Введение в системы радиосвязи и радиодоступа. Учебное пособие, Томск «Эль Контент» 2012.
4. Лохвицкий М.С., Сорокин А.С., Шорин О.А. Мобильная связь: стандарты, структуры, алгоритмы, планирование. – М.:Горячая линия-Телеком, 2018.
5. Феер К. Беспроводная цифровая связь Методы модуляции и расширения спектра. Москва, Радио и связь, 2000.
МОДЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ СИСТЕМЫ РАДИОДОСТУПА
СС-система связи; ПС- получатель
сообщений; АС- абонентская станция; БС- базовая станция
ИС- источник сообщений; КИ-кодер источника; КК-кодер канала; М- модулятор; УФС- устройство формирования сигнала; УОС – устройство обработки сигнала; ДМ – демодулятор; ДКК – декодер канала; ДКИ – декодер источника
МОДЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ СИСТЕМЫ РАДИОДОСТУПА (М)
ПОД МОДУЛЯЦИЕЙ пронимают процесс преобразования подлежащего передаче сообщения в сигнал, который может быть передан по каналу связи.
Мы рассмотрим цифровые методы модуляции, в терминологии такие методы называют манипуляцией.
Как правило манипулированный сигнал является аналоговым радиосигналом, где в качестве переносчика при формировании радиосигнала выступает гармонический
сигнал вида:
Процесс манипуляции заключается в изменении одного или нескольких параметров этого колебания (амплитуды, частоты или фазы) в соответствии с очередным поступающим символом сообщения.
В такт поступления символа сообщения с длительностью Тс, при манипуляции с этим
же тактом происходит изменение параметра манипулированного колебания.
МОДЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ СИСТЕМЫ РАДИОДОСТУПА (М)
К базовым методам манипуляции относятся те методы, в которых за время длительности одной посылки параметры радиосигналов остаются постоянными.
В зависимости от того какой параметр манипулируемый, различают АМ, ФМ, ЧМ манипуляции. Запись ФМ4 говорит о фазовой манипуляции с четырьмя градациями значений фазы ( 0, π /2, π, 3 π/2)
МОДЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ СИСТЕМЫ РАДИОДОСТУПА (М)
|
Процесс модуляции предусматривает перенос основной полосы частот |
|
модулирующего сигнала ∆ f в область высоких частот. В результате получившийся в |
|
результате модуляции радиосигнал занимает радио-полосу шириной 2 , где |
|
центральная частота – спектр модулирующего сигнала. |
МОДЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ СИСТЕМЫ РАДИОДОСТУПА (М)
Фазовая манипуляция.
При фазовой модуляции мгновенное значение фазы радиосигнала отклоняется от фазы немодулированного несущего колебания на величину, зависящую от мгновенного значения модулирующего сигнала:
Где - модулирующий сигнал и в нем содержится передаваемая информация
Все что содержит сигнал закодировано в комплексной огибающей передаваемого сигнала Как было показано выше Фазовая манипуляция использует различные наборы фазовых углов:
для ФМ-2 выбирают 0 и 180 (возможные значения последовательности состоит из 1 бита)
для ФМ-4 выбирают 45, 135, -45, -135 (возможные значения последовательности состоит из 2 битов)
для ФМ-8 выбирают 8 значений фазовых углов (возможные значения последовательности состоит из 3 битов) и т.д.
МОДЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ СИСТЕМЫ РАДИОДОСТУПА (М)
Пример ФМ или BPSK с различными значениями М = 2^k фазами, к – количество бит в слове
Для ФМ2 (BPSK) комплексная огибающая радиосигнала принимает всего два значения : =1 то =us1=A и , =0 то =us2=-A и при 0≤t ≤Tc
МОДЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ СИСТЕМЫ РАДИОДОСТУПА (М)
Функциональная схема устройства формирования радиосигнала ФМ2
|
Из-за скачков фазы на 180 градусов, |
|
спектральная плотность мощности ФМ2 |
|
сигнала в радиоканале является |
|
отличной от нуля в недопустимо |
|
широкой в полосе частот. В таком виде |
|
ФМ -2 практически не используются, по |
|
этому для уменьшения полосы такого |
|
сигнала применяют фильтрацию. На |
|
схеме это ФОП – фильтр основной |
|
полосы и фильтрация выполняется до |
При передаче 2 битов в одном символе скорость |
модуляции (т.к. на высокой частоте |
после модулятора нужно ставить |
|
передачи в канале падает в два раза Ткс=2Тс |
узкополосный высокодобротный фильтр |
|
для каждой частоты, что достаточно |
сложно.
Полосовой фильтр – предназначен для ослабления излучения
ФОП – низкочастотный фильтр, но при
передатчика на частотах кратных основной частоте несущего
этом возникает межсимвольная
МОДЕЛЬ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ СИСТЕМЫ РАДИОДОСТУПА (М)
Функциональная схема устройства формирования радиосигнала ФМ4
Квадратурные компоненты распишем: Следовательно можно сформировать сигнал:
Запишем обобщенное выражение для радиосигналов при М=4: 0≤t ≤Tc и
– отклонение фазы радиосигнала с номером i от фазы немодулированного несущего колебания.
Соответственно каждая группа из двух битов представляется соответствующим фазовым углом, которые отстоят от друг друга на 90 градусов