Похожие публикации

Задание части 1 гиа звучит следующим образом: Прослушайте текст и выполните задание C1 на отдельном подписанном листе. Сначала напишите номер задания, а затем текст сжатого изложения.
Документ
Сжатие (свертывание) текста — преобразование, при котором текст заменяется более кратким по объему изложением. При этом не допускаются смысловые искаж...полностью>>

Задание части 1 гиа звучит следующим образом: Прослушайте текст и выполните задание C1 на отдельном подписанном листе. Сначала напишите номер задания, а затем текст сжатого изложения.
Документ
Сжатие (свертывание) текста — преобразование, при котором текст заменяется более кратким по объему изложением. При этом не допускаются смысловые искаж...полностью>>

Задание части 1 гиа звучит следующим образом: Прослушайте текст и выполните задание C1 на отдельном подписанном листе. Сначала напишите номер задания, а затем текст сжатого изложения.
Документ
ЭПИТЕТ (греч. epitheton – «приложенное», «прибавленное») – это художественное, образное определение, обладающее особой художественной выразительностью...полностью>>

Задание части 1 гиа звучит следующим образом: Прослушайте текст и выполните задание C1 на отдельном подписанном листе. Сначала напишите номер задания, а затем текст сжатого изложения.
Документ
Молодые казаки ехали смутно и удерживали следы, боясь отца. День был серый, зелень сверкала ярко, птицы щебетали как – то вразлад. Вся поверхность зем...полностью>>



Конспект лекций по учебной дисциплине системы связи с подвижными объектами (наименование учебной дисциплины) по специальности (направлению подготовки)

На основе псевдослучайных последовательностей формируют псевдослучайные сигналы. На рис. 6.1 показаны основные операции при расширении и сжатии спектра системы DS-CDMA. Наиболее простой способ расширения – это умножение информационного сигнала на псевдослучайную последовательность.

Рис. 6.1. Расширение и сжатие в DS-CDMA

В данном примере данные пользователя представляют собой битовую последовательность с двухпозиционной фазовой манипуляцией (BPSK), передаваемую со скоростью R, где биты данных пользователя имеют значения ±1. Операция расширения в этом примере - это умножение каждого бита данных пользователя на последовательность из 8 кодовых битов, называемых чипами.

Модуляции расширения также использует BPSK (импульсы с амплитудой ±1). Мы видим, что полученные в результате расширения данные передаются со скоростью 8R и имеют такой же случайный (шумоподобный) вид, что и код расширения. В этом случае можно сказать, что мы использовали коэффициент расширения равный 8. Затем этот широкополосный сигнал передается по беспроводному каналу на приемный конец.

При сжатии мы умножаем расширенные данные пользователя/последовательность чипов, бит за битом на те же самые 8 кодовых чипов, которые использовали во время расширения этих битов. Как показано на рис. 6.1, исходная битовая последовательность пользователя отлично восстанавливается при условии, что мы имеем также точную синхронизацию расширенного сигнала пользователя и точную копию кода расширения (сжатия).

Умножение скорости передачи сигналов на коэффициент 8 соответствует расширению (на коэффициент 8) занимаемого спектра частот расширенным сигналом данных пользователя. Благодаря этому достоинству системы CDMA чаще называют системами с расширенным спектром. Сжатие восстанавливает ширину полосы частот пропорционально R сигнала.

Процедуру расширения можно описать следующим образом:

.

А результат умножения дает передаваемый сигнал.

, – символы псевдослучайных последовательностей, принимающих значения –1 и +1;

– форма элементарного символа псевдослучайного сигнала

На рис. 6.2 и 6.3 представлены примеры нормированных графиков нормированных автокорреляционных и взаимной корреляционной функций псевдослучайных сигналов, сформированных на основе последовательностей с многочленами 5 и 10.

,

Рис. 6.2. Автокорреляционные функции двух псевдослучайных сигналов, формируемых на основе M-последовательностей (m=7, N=127)

Рис. 6.3. Взаимная корреляционная функция двух псевдослучайных сигналов, формируемых на основе M-последовательностей

Принцип действия корреляционного приемника для CDMA показан на рис. 6.4. Верхняя половина рисунка показывает прием полезного собственного сигнала. Как и на рис. 6.1, здесь мы видим операцию сжатия при идеально синхронизированном коде. Затем корреляционный приемник интегрирует (т.е. суммирует) получающиеся произведения (данные код) для каждого бита пользователя.

Рис. 6.4. Принцип действия корреляционного приемника CDMA

Нижняя половина рис. 6.4 демонстрирует влияние операции по сжатию, когда оно относится к сигналу CDMA другого пользователя, сигнал которого, как полагают, был расширен с использованием другого кода расширения. Результат умножения сигнала помехи на собственный код и интеграция получающихся произведений приводят к тому, что значения сигнала помехи оказываются близкими к 0. Как можно видеть, амплитуда собственного сигнала увеличивается в среднем на коэффициент расширения 8 относительно амплитуды сигнала пользователя другой создающей помехи системы, т.е. корреляционный прием позволил увеличить полезный сигнал на коэффициент расширения, в данном случае в 8 раз, по сравнению с сигналом помехи, присутствующем в системе CDMA. Этот эффект называется "выигрышем в отношении сигнал/шум при обработке сигнала" и является фундаментальным показателем для всех систем CDMA и вообще для всех систем с расширенным спектром. Выигрыш в отношении сигнал/шум при обработке сигнала – это то, что делает системы CDMA робастными в отношении внутренней интерференции, а это необходимо для повторного использования имеющихся несущих с частотой 5 МГц на географически близких расстояниях.

Важно понять, что само по себе расширение/сжатие не обеспечивает какого-либо улучшения сигнала для беспроводных применений, В самом деле, выигрыш в отношении сигнал/помеха при обработке получается за счет увеличенной ширины полосы частот при передаче (умноженной на величину выигрыша при обработке).

Все преимущества CDMA идут скорее "через заднюю дверь" мимо широкополосных качеств сигнала при рассмотрении на системном уровне, а не на уровне отдельного радиоканала:

  1. Выигрыш в отношении сигнал/помеха в совокупности с широкополосным характером сигнала предполагает возможность полного повторного использования частоты, коэффициент повтора равен 1, в различных сотовых ячейках беспроводной системы (т.е. частота повторно используется в каждой ячейке/секторе). Это свойство может использоваться для получения высокой эффективности использования спектра.

  2. Совместное использование многими пользователями одной и той же широкополосной несущей для их связи обеспечивает разнесение по помехам, т.е. помехи при множественном доступе от многочисленных пользователей системы усредняются, и это снова приводит к повышению пропускной способности по сравнению с системами, где при планировании необходимо ориентироваться на помехи для худшего случая.

  3. При использовании широкополосного сигнала различные пути распространения беспроводного радиосигнала могут получать разрешение с более высокой точностью, чем сигналы с более узкой шириной полосы. Это ведет к получению более разнообразных возможностей борьбы с замираниями и, тем самым, к улучшению рабочих характеристик.

6.2. Принцип работы CDMA

На рис. 6.5 показана структурная схема системы передачи с кодовым разделением каналов

ИС – источник сообщений;

ЛС – линия связи;

РУ – решающее устройство;

ПС – приемник сообщений;

Ген ПСП – генератор псевдослучайных последовательностей;

– интегратор;

n – источник помех (шума);

– передаваемое сообщение;

– расширенная последовательность (после перемножения с ПСП);

G – групповой (линейный) сигнал;

– принятое сообщение;

G' – принятый групповой (линейный) сигнал.

Рис. 6.5. Структурная схема CDMA

На примере простейшей системы CDMA с двумя источниками сообщений покажем принципы передачи.

Пусть с первого источника сообщений (ИС1) передается сигнал 1, что соответствует прямоугольному импульсу длительностью T и амплитудой 1 B. Со второго источника (ИС2) передается сигнал 0, что соответствует прямоугольному импульсу длительностью T и амплитудой –1 B.

В качестве расширяющей последовательности для ИС1 используется последовательность [+1 –1 +1 –1], для ИС2 – [+1 –1 –1 +1].

На рис. 6.6 показано формирование группового сигнала G.

Рис. 6.6. Формирование группового сигнала в CDMA

Для извлечения информации из группового сигнала G (G') его перемножают на расширяющую последовательность. Полученный сигнал поступает на интегратор. Если на выходе интегратора формируется "положительный" импульс, то передавалась 1, а если "отрицательный" – то 0 (см. рис. 1.3). Сравнение импульса с нулем (является ли импульс "положительным" или "отрицательным") происходит в решающем устройстве (РУ).

Рис. 6.7. Определение передаваемого сигнала из принятого группового сигнала

6.3. Rake-приемник

Сигнал, искаженный многолучевым каналом (на рис 6.8, а показаны три сигнала, пришедшие по раз­личным лучам), подается на согласованный фильтр, и, если сиг­нал синтезирован грамотно, на выходе фильтра наблюдаются разрешенные компоненты в виде острых не перекрывающихся пиков (рис. 6.8. б). Последняя эпюра напоминает садовые грабли (по-английски, rаке), что и определило наименование устройства, осуществляющего многолучевое разнесение, –"RAKE-приемник".

б

а

Рис. 6.8. Разделение сигналов при многолучевом разнесении

 

RAKE-приемник был разработан Прайсом и Грином еще в 1958 г., однако внедрение подобной технологии в коммерческих масштабах стало возможным сравнительно недавно. При этом, как правило, вместо согласованных фильтров используются эквива­лентные им, но технически более простые параллельные корреля­торы с числом каналов, равным количеству разделяемых лучей.

На рис. 6.9 приведена структура М-канального RAKE-приемника. Принимаемое колебание поступает на М параллельных корреляторов, на вторые входы которых подаются местные опоры представляющие собой копии переданного сигнала с временными сдвигами , i = 1,2, ... М равными предсказанным задержкам многолуче­вых компонент. На выходе каждого коррелятора формируется отсчет отклика на соответствующую компоненту входного сигнала (при безошибочном предсказании задержки точно совпадающий с реакцией согласованного фильтра в нужный момент). Далее полученные отсчеты поступают на устройство комбинирования, действующее в соответствии с одной из ранее рассмотренных процедур.

Рис. 6.9. Структура RAKE-приемника

Краткие итоги лекции 6
  1. В основе систем подвижной связи с кодовым разделением каналов лежит технология широкополосной модуляции.

  2. Принципы широкополосной модуляции состоит в том, что информационные сигналы «перемешиваются» с псевдослучайными последовательностями, длительность импульсов которых много меньше, чем информационные импульсы.

  3. Спектр исходного сигнала расширяется во столько же раз, сколько разрядов содержится в псевдослучайной последовательности.

  4. Для выделения исходной информации, передаваемой в CDMA, на приемной стороне необходимо знание кода, с помощью которого была расширена информационная последовательность на передающей стороне.

  5. Эффективность использования двух различных псевдослучайных последовательностей для разделения каналов определяет взаимо-корреляционная функция.

  6. Преимуществом широкополосной модуляции по сравнению с технологиями передачи с узкополосными сигналами является высокая помехозащищенность при замираниях в канале связи

  7. Сигналы, передаваемые в системах CDMA, на определенной частоте имеют мощность, которая может быть во много раз меньше, чем тепловой шум, тем не менее, приемник имеет возможность принимать сигнал связи. Но данное обстоятельство не означает, что во всей полосе частот мощность передаваемого сигнала может быть меньше, чем тепловой шум.

  8. Наиболее часто встречаемая проблема радиоканалов, связанная с многолучевым распространением.

  9. Проблему многолучевого распространения в системах CDMA решается с помощью RAKE-приемников

  10. RAKE-приемники представляют собой набор корреляторов, анализирующих сигнал на различных временных отрезках.

Вопросы по лекции 6

  1. Опишите принципы построение радиосвязи на основе технологии CDMA.

  2. Как происходит формирование широкополосных сигналов?

  3. В чем преимущество широкополосных сигналов перед узкополосными?

  4. Чем, с военной точки зрения, привлекательна передача сигналов по технологии CDMA.

  5. Напишите формулы для расчета автокорряционных и взаимных корреляционных функций.

  6. Что такое многолучевость?

  7. Как многолучевость влияет на качество принимаемого сигнала?

  8. Что такое Rake-приемник?

  9. Кем и когда он был разработан Rake-приемник

  10. Для каких целей используется Rake-приемник?

  11. Каким образом происходит разделение сигналов о коду.

  12. Что такое выигрыш в отношении сигнал/шум?

Упражнения

  1. Нарисуйте временные диаграммы формирования сигналов.

  2. Приведите графики корреляционных функций для двух псевдослучайных функций.

  3. Нарисуйте структурную схему Rake-приемника.

  4. Приведите временные диаграммы формирования сигнала CDMA от нескольких абонентов и покажите.

  5. На вход приемника трехканальной системы CDMA пришел сигнал:

Расширяющие последовательности:

Определить какие символы передавались.

  1. На вход приемника трехканальной системы CDMA пришел сигнал:

Расширяющие последовательности:

Определить какие символы передавались.

Раздел 4. МОДЕЛИ ПРЕДСКАЗАНИЯ

Лекция 7. МОДЕЛИ ПРЕДСКАЗАНИЯ УРОВНЯ СИГНАЛОВ (ОКАМУРЫ, ОКАМУРЫ-ХАТА)

Краткая аннотация лекции: приведено описание моделей предсказания сигналов для систем связи с подвижными объектами (Окамуры и Окамуры-Хата) для графического и аналитического способов расчета.

Цель лекции: изучить методики предсказания уровня сигнала в системах с подвижными объектами.