Уплотнение

Уплотнение является фундаментальным механизмом не только в системах связи, но и в практике

повседневной жизни.

Уплотнение позволяет нескольким пользователям совместно использовать некоторую среду, сводя

взаимные помехи к минимуму.

В качестве примера из повседневной жизни можно рассмотреть автомагистраль с несколькими полосами движения. Много пользователей (водителей автомобилей) используют одну и ту же среду (автомагистраль) почти без помех (аварий). Это

оказывается возможным благодаря созданию

нескольких полос движения (уплотнению с пространственным разделением). Кроме того,

различные автомобили могут использовать одну и ту же среду (полосу) в разные моменты времени (уплотнение с временным разделением).

Уплотнение каналов

В случае беспроводных коммуникаций уплотнение может проводиться в четырех измерениях:

в пространстве,

во времени,

по частоте,

по коду.

Задача уплотнения – выделить каждому каналу связи пространство, время, частоту и код с минимумом взаимных помех и одновременно с максимальным использованием среды. Термин "канал связи" обозначает здесь лишь сочетание передатчика и приемника, которым необходимо обмениваться данными между собой.

Уплотнение каналов с

пространственным

разделением

При уплотнении с пространственным разделением каналов (Space Division Multiplexing, SDM) каждому каналу ki выделяется область пространства, ограниченная зоной помех.

Для предотвращения взаимного влияния соседних каналов друг на друга организуют защитные интервалы – пространство между зонами помех.

Уплотнение каналов с частотным разделением

В схемах уплотнения с частотным разделением (Frequency Division Multiplexing FDМ) доступная полоса частот разбивается на несколько неперекрывающихся полос частот, после чего каждому каналу ki выделяется собственная полоса.

Для предотвращения влияния соседних каналов друг на друга между ними организуются защитные интервалы – полоса частот частотными каналами.

Уплотнение каналов с временным разделением

При уплотнении с временным разделением (Time Division Multiplexing, TDM) каналу ki на определенное время предоставляется вся полоса частот, но в различные промежутки времени.

Эти промежутки времени разделены защитными интервалами

– интервалами времени между двумя передачами.

Перекрытие двух передач во времени называется помехами совмещенного канала. Чтобы исключить такие помехи, необходима точная синхронизация различных передатчиков. Приемник должен быть настроен на определенную частоту и синхронизирован .

Уплотнение каналов с

частотно-временным разделением

При уплотнении с частотно-временным разделением каналу ki, выделяется определенная полоса частот на некоторый промежуток времени.

Здесь защитные интервалы необходимы и во временном и частотном измерениях.

Уплотнение каналов с кодовым разделением

При использовании уплотнения с кодовым разделением (Code Division Multiplexing, CDM) передача на всех каналах ki ведется одновременно на одной частоте. Разделение здесь достигается с помощью присвоения каждому каналу некоторого "кода".

Для обеспечения защитных интервалов используются коды находящиеся в кодовом пространстве на определенном расстоянии между собой, например, ортогональные коды.

Шведский и норвежский языки сильно похожи – «не ортогональны».

Шведский и финский языки «ортогональны».

Уплотнение каналов с кодовым разделением

Главным достоинством схемы СDМ, важным для беспроводной передачи, является хорошая защита от помех и прослушивания: не зная кода, невозможно получить сигнал, а в ряде случаев - и обнаружить его присутствие.

Кодовое пространство просто огромно по сравнению с частотным пространством. Поэтому присвоение индивидуального кода каждому передатчику обычно не приводит к проблемам.

Главный недостаток этой схемы – относительно высокая сложность приемников. Приемник должен знать код и отделять канал с нужными данными от фонового шума, состоящего из остальных сигналов и шума окружающей среды. Кроме того, для правильного декодирования необходима точная синхронизация передатчика и приемника.