4. Способы приема шумоподобных сигналов

Прием шумоподобных сигналов в случае применения последовательных интерфейсов для передачи осуществляется с помощью согласованных трансверсальных (цифровых) фильтров. Данный фильтр представляет собой линию задержки на n-1 тактов, в которой через n тактов осуществляется считывание принятой последовательности через устройства с весовыми функциями выбранного кода (рис. 6).

Рис. 6. Согласованный фильтр для приема шумоподобных сигналов с последовательным интерфейсом

После считывания сумарный сигнал складывается по напряжению, максимум которого достигается в случае полного совпадения сигнала с установленным в системе связи. Искажение какого-либо из элементов приводит к снижению уровня напряжения, т.е. снижению помехоустойчивости, но за счет применения достаточно большой базы сигнала она, как правлило, на много больше чем для узкополосных сигналов.

При использовании параллельного интерфейса согласованный фильтр представляет собой многополосный фильтр, с выходов которого, аналогично варианту последовательного интерфейса, осуществляется сложение сигналов через весовые функии (рис. 7).

Рис. 7. Согласованный фильтр для приема шумоподобных сигналов с параллельным интерфейсом

4. Принципы кодового уплотнения в системах радиосвязи

Ососбенности работы каналов связи с использованием шумоподобных сигналов раскрывает возможности нового способа уплотнения: кодового уплотнения. Принцип работы таких систем основан на применении для каждого канала кодовой комбинации из ансабля ортогональных сигналов (рис. 8). Все эти сигналы сформированы из кодовых комбинаций сложного сигнала, которые во-первых должны отвечать требованиям шумоподобности, а во-вторых взаимная корреляция между ними для обеспечения ортогональности должна быть равна нулю:

, (5.1)

где - функция, описывающая сигнал с разрешенными комбинацими. Следует заметить, что в реальных системах реализовать такие кодовых комбинаций достаточно сложно, поэтому в них обеспечиваются условия ортогональности только приближенно, или как принято называть обеспечивается псевдоортогональность. Количество таких функций (комбинаций) определяется длиной кода, которая задается базисом сигнала. Ясно, что чем больше длина кода, тем больше таких комбинаций, что соответственно, определяет количество каналов в многоканальных системах связи.

Рис. 8. Схема функцианирования радиосети с кодовым разделением сигнала

В системах с кодовым уплотнением есть определенные недостатки. В них есть ограничения по использованию числа одновременно работающих каналов связи в общем спектре частот. В данном случае в согласованных трансверсальных фильтрах идет одновременная обработка собственного адресного сигнала, а также сосвокупности других сигналов. То есть нужно обеспечить минимальную взаимную корреляцию между каждой из кодовых комбинаций (см формулу 6.1), а также со всем ансамблем (M-1) комбинаций:

(5.2)

Данное выражение представлено в общем виде, при этом следует заметить, что требуемое условие выполняется на уровне низкочастотных сигналов, а с учетом модуляции и демодуляции сумма функций видоизменяется в зависимости от вида модуляции.

В данном случае необходимо заметить, что в системах массового обслуживания согласно статистике не все абоненты сети работают одновременно, в связи с чем общее число каналов (абонентов) может быть гораздо большим, чем допустимое значение M. Все это в какой-то мере облегчает конструкторские характеристики систем кодового уплотнения.

В частности, для системы сотовой связи, стандарта «CDMA», где длина кода (а также базис) равен 64. В ней допускается одновременная работа не более 24 каналов радиосвязи. Число каналов в этой системе увеличивается за счет динамического изменения уровня мощности, в зависимости от расстояния.

Другое ограничение в таких системах определяется известным эффектом Доплера для движущихся объектов связи, влияние которого тем больше, чем больше база сигнала (в этом случае растет ширина частотного спектра сигнала). То есть, на определенных скоростях есть ограничения в величине базы сигнала, а значит и длины кодовой комбинации, что в свою очередь ограничивает количество каналов связи. Для решения этой проблемы используют наиболее узкополосные виды модуляции, варианты многопозиционной манипуляции и другие технические решения, позволяющие сузить общий спектр сложного сигнала, тем самым снижающие ограничения скорости перемещения объектов связи. В этом случае, как правило, снижается помехоустойчивость каналов, компенсация снижения которой решается энергетическим путем, т.е. повышением мощности радиопередатчика.

Из вышесказанного следует, что для обеспечения заданного качества в системах радиосвязи с использованием кодового уплотнения в общем случае приходится решать компромисс между числом каналов, мощностью и дальностью (площадью зоны обслуживания, величина которой определяется затуханием волны и некоторыми характеристиками антенно-фидерного тракта). Типовая зависимость качества каналов в такой системе радиосвязи представлена на рис. 9.

Рис. 9. Типовая зависимость качества каналов связи в системе радиосвязи

с кодовым разделением сигнала

Литература:

1. Андрианов В., Соколов А. Средства мобильной связи. - СПб: BHV-Санкт-Петербург, 1998. – 256 с.

2. Зюко А.Г. Помехоустойчивость и эффективность систем связи. М., Связь, 1972.

3. Передача дискретных сообщений: Учебник для вузов/ В.П. Шувалов, Н.В. Захарченко, В.О. Шварцман, С.Д. Свет, Г.И. Скворцов, В.В. Лебедянцев; Под ред. В.П. Шувалова. – М.: Радио и связь, 1990. – 464 с.

4. Теория передачи сигналов: Учебник для вузов / Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Назаров М.В., Финк Л.М. – М.: Связь, 1980. – 288 с.