Системи зв'язку з прямим розширенням спектру
1 Методи широкосмугової передачі
Свою назву широкосмугові системи зв'язку отримали внаслідок того, що смуга, займана використовуваними в них сигналами, набагато ширше смуги, необхідної для передачі безпосередньо інформації. Однією з перших таких систем, була розроблена в кінці 1950-х рр.. система В«РейкВ». У цій системі за рахунок використання методу широкосмугової передачі вдалося забезпечити стійкий зв'язок в умовах багатопроменевого розповсюдження.
Методи широкосмугової передачі дозволили здійснити поділ декількох променів з різним запізненням і тим самим усунути ефект завмирання сигналів, викликаний багатопроменевим поширенням. p> У спеціальних системах методи широкосмугової передачі дозволяють організувати стійку передачу інформації в умовах дії навмисних перешкод, потужність яких на вході приймача може перевищувати потужність корисних сигналів в сотні і тисячі разів. p> Крім того, в таких системах використання методів широкосмугової передачі дозволяє утруднити засобам радіорозвідки виявлення факту передачі, тобто підвищити її скритність. У стільникових і супутникових системах зв'язку методи широкосмугової передачі дозволяють забезпечити одночасну роботу багатьох користувачів в загальній смузі частот, тобто реалізувати метод многостанционного доступу, заснований на поділі сигналів за формою (CDMA - Code Division Multiple Access).
У системах радіолокації використання методів широкосмугової передачі дозволяє підвищити точність вимірювання дальності до цілі за інших рівних умов, а також подолати відоме протиріччя між дальністю дії локатора і його роздільною здатністю.
Серед методів широкосмугової передачі в цифрових системах зв'язку з розширеним спектром (Spread Spectrum - SS) найбільшого поширення набули два основні методи розширення (широкосмугової модуляції):
- з прямим розширенням спектру (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS);
- з частотними стрибками (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS) або вітчизняне назва - з псевдослучайной перебудовою робочих частот (ППРЧ).
Перший метод розширення спектра DSSS заснований на використанні псевдовипадкових послідовностей (ПСП). p> Такі сигнали зазвичай називають широкосмуговими (ШПС), або шумоподібним. Найбільш повний виклад теорії і техніки шумоподібних сигналів можна знайти в роботах Л. Є. Варакина. Укрупненная функціональна схема (модель) цифрової системи зв'язку з DSSS наведена на рис. 1. br/>В
Малюнок 1. Модель цифрової системи зв'язку з ШПС
В
Генератори ПСП на передавальної і приймальні сторонах ідентичні. Саме вони спочатку застосовуються для розширення спектру переданих по каналу зв'язку сигналів, а потім перед демодуляцією для його стиснення. p> Для розширення спектру в такій схемі застосовують фазову маніпуляцію (Binary Phase Shift Keying - BPSK), а одержувані при цьому сигнали, називають BPSK/DSSS. p> Інформаційна маніпуляція також фазова, хоча можлива і довільна. У модуляторе спочатку здійснюється перемножування кодованих символів з ПСП (розширення спектру), а потім безпосередньо фазова маніпуляція. p> Другий часто використовуваний метод широкосмугової передачі заснований на псевдослучайной перебудові робочої частоти сигналу (ППРЧ). Укрупненная функціональна схема (Модель) цифрової системи зв'язку з ППРЧ наведена на рис. 2
В
Рисунок 2 - Модель цифрової системи зв'язку з ППРЧ
Відрізняються дві схеми тим, що в другій розширення спектру здійснюється не за рахунок перемноження кодованої інформації з ПСП, а за рахунок вироблюваної синтезатором і перебудовуваною по псевдослучайному закону робочої (несучої) частоти модулятора.
На приймальній стороні виробляється зворотне перетворення, що призводить до стиснення спектру перед демодуляцією. p> При ППРЧ інформаційна маніпуляція також може бути довільною, хоча слід зазначити, що в цьому випадку в моменти зміни частот можуть спостерігатися випадкові скачки початковій фази несучої, тому може знадобитися некогерентного демодуляція, а це помітно знижує ефективність кодування.
В обох випадках розширення спектру формується радіосигнал, смуга частот якого значно перевищує спектр сигналу вихідного повідомлення. p> При цьому на відміну від радіотехнологій з вузькосмугової модуляцією, енергія сигналу трохи зосереджена на невеликому інтервалі навколо несучого коливання, а розподілена у всій виділеній смузі. У результаті введення такої частотної надмірності досягається цілий ряд переваг:
- підвищується завадостійкість;
- забезпечується протистояння впливу навмисних перешкод;
- забезпечується можливість кодового розділення каналів для многостанционного доступу на його основі;
- підвищується енергетичн...
