Sinjalet me brez të ngushtë dhe me brez të gjerë. Sinjalet me brez të gjerë

11.05.2019 Në kontakt me

Për të sqaruar prezantimin e mëtejshëm, këtu do të bëjmë një digresion teknik në lidhje me veçoritë e diapazoneve të ndryshme të frekuencave dhe parimet shoqëruese për ndërtimin e rrjeteve radio.

Komunikimet moderne radio funksionojnë në frekuenca prej qindra megaherz, mijëra megaherz (d.m.th. gigahertz) dhe madje dhjetëra gigahertz. Spektri i radios është i ndarë në zona të dedikuara për një sërë aplikacionesh; komunikimi me radio është vetëm një prej tyre. Shpërndarja e spektrit në shkallë ndërkombëtare rregullohet nga komiteti përkatës ndërkombëtar, i cili përfshin Rusinë. Në Rusi, ai rregullohet nga Komiteti Shtetëror Ndërinstitucional për Frekuencat e Radios (SCRF). Ne do të kthehemi në këtë më vonë.

Çdo seksion i spektrit të radios pritet në kanalet e njëjta "gjerësi" (për shembull, 25 kilohertz për telefoninë celulare). Shpejtesi maksimale transmetimi i të dhënave në një kanal të caktuar varet vetëm nga gjerësia e kanalit, dhe jo nga pjesa e spektrit në të cilin ndodhet. Është e qartë se në diapazonin e frekuencës, të themi, nga 8 gigahertz në 9 gigahertz, do të ketë 10 herë më shumë kanale me një gjerësi të caktuar sesa në intervalin nga 800 megahertz në 900 megaherz. Kështu, sa më të larta të jenë frekuencat, aq më i madh është "kapaciteti" i përgjithshëm i diapazonit për sa i përket mundësisë. transmetime të njëkohshme: Nëse e imagjinoni brezin 800 MHz si një kabllo me mijëra bërthama, atëherë brezi 8 GHz do të jetë tashmë një kabllo me dhjetë mijë bërthama.

Vija e shikimit dhe parimi i rrjetit celular

Dikush mund të supozojë se kapaciteti kolosal i pjesës me frekuencë ultra të lartë (mikrovalë) të spektrit të radios mund të zgjidhë të gjitha problemet e komunikimit me radio. Kjo është pothuajse e vërtetë, por ekziston një veçori thjesht fizike e valëve të radios: sa më e lartë të jetë frekuenca e valës (d.m.th., sa më e shkurtër gjatësia e saj), aq më e vogël është pengesa që mund të përkulet. Prandaj, le të themi celular celulare mund të funksionojë në frekuenca jo më të larta se 2 gigahertz: në frekuenca më të larta, komunikimi tashmë është rreptësisht i kufizuar në vijën e shikimit (pothuajse si një rreze drite), kështu që komunikimi me celular do të ndërpritet si drita e një feneri kur ecni para një stok.

Në frekuencat nën 2 GHz, kërkesa për vijën e shikimit nuk është aq e rreptë: një valë radio madje mund të përkulet rreth ndërtesave - por jo në trashësinë e tokës, d.m.th. nuk mund të "dalë përtej horizontit". Gama e kufizuar e transmetuesit nga horizonti i dukshëm nga lartësia e antenës së tij bën të mundur organizimin rrjeti celular , d.m.th. një rrjet i tillë në të cilin të njëjtat kanale frekuencash mund të përdoren në mënyrë të përsëritur në zona territoriale jo të afërta ("qeliza").

Shënim 1: Kur njerëzit flasin për një "telefon celular" ose "rrjet celular", ata zakonisht nënkuptojnë celulare celulare rrjeti telefonik . Rrjete të tilla zakonisht vendosen në përputhje me standardet e njohura ndërkombëtare; ato zënë një pjesë të intervaleve rreth 450 MHz, 800 MHz dhe 900 MHz, dhe standardi më i fundit ofron një frekuencë rreth 1800 MHz (d.m.th. 1.8 GHz). Telefonia celulare është një lloj i veçantë, i rregulluar në mënyrë specifike i aktivitetit të telekomunikacionit, dhe ne nuk do ta prekim më tej këtu. Vetë parimi qelizor ndërtimi i rrjetit nuk lidhet drejtpërdrejt me lëvizshmërinëështë thjesht një mënyrë për të përdorur të njëjtat frekuenca pa pushim, edhe brenda një zone të kufizuar.

Shënim 2: Fotografia do të ishte e paplotë pa përmendur komunikimet satelitore . Të gjitha argumentet në lidhje me kapacitetin e diapazoneve të ndryshme të frekuencave mbeten të vlefshme këtu, vetëm koncepti i "horizontit" pothuajse zhduket, pasi edhe një satelit i varur mbi ekuator në një gjatësi të përshtatshme (jo në hemisferën e kundërt) është i dukshëm nga rajonet polare. Është e qartë se edhe një antenë e drejtuar ngushtë në një satelit prodhon një "njollë" në sipërfaqen e tokës me madhësi qindra ose mijëra kilometra. Prandaj, në krahasim me rrjetet radio tokësore, satelitët përdorin valët ajrore në mënyrë shumë joekonomike, pa aftësinë për të ripërdorur të njëjtat frekuenca, siç bëhet në rrjetet celulare. Komunikimet satelitore janë gjithashtu një temë e veçantë për shqyrtim dhe ne nuk do të merremi me të këtu. Thjesht duhet ta keni parasysh këtë një pjesë shumë e rëndësishme e spektrit të frekuencës e zë spektri ekzistues komunikimet satelitore ose të rezervuara për të ardhmen.

Drejtueshmëria e antenës

Në rrjetet e transmetimit të radios ato përdoren si fokusuar ngushtë antenave, dhe antenave me një sektor mbulimi më të gjerë, deri në gjithëdrejtimëshe (rrethore). Për llojin e lidhjes pikë-pikë përdoren dy antena (të ngushtë) me drejtim; Kështu ndërtohen p.sh. linja transmetimi radiorele , në të cilën distanca midis kullave rele fqinje mund të jetë dhjetëra kilometra. Antenë e ngushtë me drejtim fokuson rrezen e radios, duke rritur densitetin e saj të energjisë; Kështu, një transmetues i një fuqie të caktuar "qëllon" në një distancë më të madhe.

Një lloj tjetër komunikimi do të arrihet duke përdorur vetëm antena gjithëdrejtuese. Në këtë rast, lidhja do të arrihet të gjithë me të gjithë . Kjo topologji zakonisht përdoret nga rrjete të vogla institucionale të vendosura në një zonë të kufizuar.

Së fundi, nëse në qendër të "qelizës" vendosim Stacioni baze me një antenë gjithëdrejtimshe dhe pajisim të gjithë abonentët e shërbyer prej saj me antena drejtimi të fokusuara në të, më pas marrim një topologji pikë-shumë pika . Nëse lidhni gjithashtu stacionet bazë me njëri-tjetrin në një hierarki të caktuar (ose linjat e transmetimit të radios ose thjesht lidhje radio pikë-pikë, ose kanalet kabllore), atëherë do të marrim një rrjet të tërë celular. Në këtë rast do të rregullohet rrjeti celular, pasi abonenti celular nuk mund të ketë një antenë drejtimi.

Koment: Një rrjet celular celular është ndërtuar mbi të njëjtin parim, por duke përdorur gjithashtu antena gjithëdrejtuese abonentë celularë, të cilat nuk ndërhyjnë me njëra-tjetrën si sepse flasin gjithmonë në kanale të ndryshme (ose duke alternuar në të njëjtin kanal), ashtu edhe për shkak se sinjali nga pajisje celulare shumë sinjal më i dobët nga stacioni bazë dhe mund të merret vetëm saktë Stacioni baze, por jo me një pajisje tjetër celulare.

Teknologjia e sinjalit me brez të gjerë (BTS)

Për të dërguar një sinjal radio fuqi të lartë në rangun e mikrovalëve, keni nevojë për një transmetues të shtrenjtë me një përforcues dhe një antenë të shtrenjtë me diametër të madh. Për të marrë një sinjal me fuqi të ulët pa ndërhyrje, ju duhet gjithashtu një antenë e madhe e shtrenjtë dhe një marrës i shtrenjtë me një përforcues.

Ky është rasti kur përdorni një sinjal radio konvencional "me brez të ngushtë", kur transmetimi ndodh në një frekuencë specifike, ose më saktë, në një brez të ngushtë të spektrit të radios që rrethon këtë frekuencë (kanali i frekuencës). Figura komplikohet më tej nga ndërhyrje të ndryshme të ndërsjella midis sinjaleve me brez të ngushtë me fuqi të lartë të transmetuara afër njëri-tjetrit ose në frekuenca të ngjashme. Në veçanti, një sinjal me brez të ngushtë thjesht mund të bllokohet (rastësisht ose qëllimisht) nga një transmetues me fuqi të mjaftueshme të akorduar në të njëjtën frekuencë.

Ishte kjo dobësi ndaj ndërhyrjeve nga sinjalet radio konvencionale që çoi në zhvillimin, së pari për aplikimet ushtarake, të një parimi krejtësisht të ndryshëm të transmetimit të radios të quajtur teknologji. sinjal broadband, ose sinjal i ngjashëm me zhurmën(të dy versionet e termit korrespondojnë me shkurtesën ShPS ). Pas shumë vitesh përdorim të suksesshëm të mbrojtjes, kjo teknologji ka gjetur aplikime civile, dhe pikërisht në atë kapacitet do të diskutohet këtu.

U zbulua se përveç vetive karakteristike (imuniteti i tij ndaj zhurmës dhe niveli i ulët ndërhyrja e krijuar), këtë teknologji doli qe ishte relativisht e lirë për prodhim masiv. Efektiviteti i kostos ndodh për shkak të faktit se i gjithë kompleksiteti i teknologjisë me brez të gjerë është programuar në disa komponentë mikroelektronikë ("çipa"), dhe kostoja e mikroelektronikës në prodhimin masiv është shumë e ulët. Sa i përket pjesëve të mbetura të pajisjeve me brez të gjerë - elektronika me mikrovalë, antenat - ato janë më të lira dhe më të thjeshta se në rastin e zakonshëm "të brezit të ngushtë", për shkak të fuqisë jashtëzakonisht të ulët të sinjaleve radio të përdorura.

Ideja e ShPS është që ai përdor brezi i frekuencës dukshëm më i gjerë sesa kërkohet për transmetimin normal (në një kanal me frekuencë të ngushtë). Janë zhvilluar dy metoda thelbësisht të ndryshme për përdorimin e një brezi kaq të gjerë frekuencash - metoda e spektrit të përhapjes së sekuencës së drejtpërdrejtë (DSSS) dhe metoda e spektrit të përhapjes së frekuencës (FHSS). Të dyja këto metoda ofrohen nga standardi 802.11 (Radio-Ethernet).

Metoda e sekuencës së drejtpërdrejtë (DSSS)

Pa hyrë në detaje teknike, metoda e sekuencës direkte (DSSS) mund të mendohet si më poshtë. I gjithë brezi i frekuencës "i gjerë" i përdorur është i ndarë në një numër të caktuar nënkanalesh - sipas standardit 802.11, ka 11 prej këtyre kanaleve, dhe ne do të numërojmë si të tillë në përshkrimin e mëtejshëm. Çdo bit informacioni i transmetuar konvertohet, sipas një algoritmi të paracaktuar, në një sekuencë prej 11 bitësh dhe këto 11 bit transmetohen njëkohësisht dhe paralelisht, duke përdorur të 11 nënkanalet. Kur merret, sekuenca e biteve të marra deshifrohet duke përdorur të njëjtin algoritëm si gjatë kodimit të tij. Një çift tjetër marrës-transmetues mund të përdorë një algoritëm të ndryshëm kodimi-dekodimi dhe mund të ketë shumë algoritme të ndryshme.

Rezultati i parë i dukshëm i përdorimit të kësaj metode është mbrojtja e informacionit të transmetuar nga përgjimi (një marrës "i huaj" DSSS përdor një algoritëm të ndryshëm dhe nuk do të jetë në gjendje të dekodojë informacionin jo nga transmetuesi i tij). Por një veçori tjetër e metodës së përshkruar doli të ishte më e rëndësishme. Ajo qëndron në faktin se në sajë të 11-fish tepricë mund të bëhen transferime sinjal me fuqi shumë të ulët (krahasuar me nivelin e fuqisë së sinjalit duke përdorur teknologjinë konvencionale me brez të ngushtë), pa rritur madhësinë e antenave .

Në këtë rast, raporti i nivelit të sinjalit të transmetuar me nivelin e zhurma, (d.m.th. ndërhyrje aksidentale ose e qëllimshme), pra sinjali i transmetuar tashmë si i padallueshëm në zhurmën e përgjithshme. Por falë tepricës së saj 11-fish, pajisja marrëse do të jetë ende në gjendje ta njohë atë. Është sikur të na shkruanin të njëjtën fjalë 11 herë, dhe disa kopje rezultuan të ishin të shkruara me shkrim të palexueshëm, të tjerat ishin gjysmë të fshira ose në një copë letre të djegur - por megjithatë, në shumicën e rasteve, ne do të jemi në gjendje të përcaktojmë çfarë lloj fjale është duke i krahasuar të 11 kopjet .

Një tjetër jashtëzakonisht veti e dobishme Pajisjet DSSS është se në sajë të shumë nivel i ulët pushtet e tij sinjal, ato praktikisht nuk ndërhyjnë me pajisjet konvencionale të radios (fuqi e lartë me brez të ngushtë), pasi këto të fundit gabojnë sinjalin me brez të gjerë për zhurmë brenda kufijve të lejuar. Ne anen tjeter - pajisje të rregullta mos ndërhyni me sinjalet me brez të gjerë, pasi sinjalet e tyre të fuqisë së lartë "bëjnë zhurmë" secili vetëm në kanalin e tyre të ngushtë dhe nuk mund të mbytin të gjithë sinjalin e brezit të gjerë. Është sikur një shkronjë e shkruar në përmasa të mëdha të ishte e hijezuar me një laps të hollë me një stilolaps të trashë - nëse goditjet nuk janë në një rresht, ne do të jemi në gjendje ta lexojmë letrën.

Si rezultat, mund të themi se përdorimi i teknologjive me brez të gjerë bën të mundur përdorimin e të njëjtit seksion të spektrit të radios dy herë- pajisje konvencionale me brez të ngushtë dhe "në krye të tyre" - brez i gjerë.

Duke përmbledhur, ne mund të nxjerrim në pah vetitë e mëposhtme të teknologjisë ShPS, sipas të paktën për metodën e sekuencës së drejtpërdrejtë:

- Imuniteti ndaj zhurmës.

- Nuk ndërhyn me pajisje të tjera.

- Konfidencialiteti i transmetimeve.

- Me kosto efektive për prodhim masiv.

- Mundësia e ripërdorimit të të njëjtit seksion spektri.

Metoda e kërcimit të frekuencës (FHSS)

Kur kodoni duke përdorur metodën e kërcimit të frekuencës (FHSS), i gjithë brezi i frekuencës i caktuar për transmetime ndahet në një numër nënkanalesh (sipas standardit 802.11, ka 79 prej këtyre kanaleve). Çdo transmetues në çdo ky moment përdor vetëm një nga këto nënkanale, duke u hedhur rregullisht nga një nënkanal në tjetrin. Standardi 802.11 nuk rregullon frekuencën e kërcimeve të tilla - ai mund të vendoset ndryshe në secilin vend. Këto kërcime ndodhin në mënyrë sinkrone në transmetues dhe marrës në një sekuencë pseudo të rastësishme të paracaktuar të njohur për të dy; Është e qartë se pa e ditur sekuencën e ndërrimit, është gjithashtu e pamundur të pranohet transmetimi.

Një çift tjetër transmetues-marrës do të përdorë një sekuencë të ndryshme ndërrimi të frekuencës, të vendosur në mënyrë të pavarur nga e para. Mund të ketë shumë sekuenca të tilla në një brez frekuencash dhe në një zonë të linjës së shikimit (në një "qelizë"). Është e qartë se me rritjen e numrit të transmetimeve të njëkohshme, rritet edhe probabiliteti i përplasjeve, kur, për shembull, dy transmetues u hodhën njëkohësisht në frekuencën nr. 45, secili në përputhje me sekuencën e vet dhe bllokuan njëri-tjetrin.

Metoda e hopit të frekuencës, si metoda e sekuencës direkte e përshkruar më sipër, ofron konfidencialiteti dhe imuniteti i disa ndërhyrjeve të transmetimeve. Imuniteti ndaj zhurmës sigurohet nga fakti se nëse paketa e transmetuar nuk mund të merret në asnjë nga 79 nënkanalet, marrësi e raporton këtë dhe transmetimi i kësaj pakete përsëritet në një nga nënkanalet e radhës (në sekuencën hopping).

E cila është e krahasueshme me frekuencën qendrore. Ndonjëherë përdoret një koeficient 1/10, d.m.th. nëse gjerësia e spektrit është rreth 1/10 e frekuencës në të cilën transmetohet sinjali, atëherë sinjali konsiderohet broadband. Me një spektër më të ngushtë sinjali do të jetë me brez të ngushtë, me një spektër më të gjerë do të jetë me brez ultra të gjerë.

Diskret sinjalet e frekuencës, DS
Sinjalet me kyçe faze, PM
Sinjalet e moduluara me frekuencë, FMS
Metoda e spektrit të përhapur (DSSS - Spektri i përhapjes së sekuencës së drejtpërdrejtë)

Fondacioni Wikimedia. 2010.

Shihni se çfarë janë "Sinjalet e brezit të gjerë" në fjalorë të tjerë:

GOST R ISO 12124-2009: Akustika. Metodat për matjen e karakteristikave akustike të aparateve të dëgjimit në veshin e njeriut- Terminologjia GOST R ISO 12124 2009: Akustika. Metodat e matjes karakteristikat akustike Aparatet e dëgjimit në veshin e njeriut dokumenti origjinal: 3.18 këndi i azimutit të incidencës së zërit: Këndi ndërmjet rrafshit të simetrisë… …

Efekti me shumë rrugë është një efekt i vërejtur gjatë përhapjes së sinjalit. Ndodh me kusht që në pikën e marrjes së sinjalit të radios të ketë jo vetëm një sinjal të drejtpërdrejtë, por edhe një ose një numër rrezesh të reflektuara. Për ta thënë thjesht, në antenën... ... Wikipedia

- (nga Radio... dhe lat. locatio vendosje, rregullim) fushë e shkencës dhe e teknologjisë, objekt i së cilës është vëzhgimi me metoda radioinxhinierike (vëzhgimi me radar) i objekteve (shënjestrave) të ndryshëm, zbulimi, njohja e tyre, . .. ... Enciklopedia e Madhe Sovjetike

Sinjali është një ndryshim në sasinë fizike që mbart informacionin e koduar në një mënyrë të caktuar, ose mungesë e sinkronizuar (e rënë dakord paraprakisht me marrësin) e ndryshimit në një sasi fizike. Një nga konceptet themelore të kibernetikës. Në... ... Wikipedia

Spektri i frekuencës 1 2 GHz Spektri i gjatësisë valore nga 30 deri në 15 cm Klasifikimi ITU (rusisht) ELF ELF ILF VLF LF MF HF VHF ... Wikipedia

KOMUNIKIMI HIDROAKUSTIK- shkëmbimi i informacionit nëpërmjet mjedisit ujor, nëpërmjet të cilit shpërndahen sinjalet hidroakustike ndërmjet anijeve sipërfaqësore, nëndetëseve, zhytësve etj. Informacioni i transmetuar sinjalet e të folurit dhe mesazhet e koduara. Komunikimi Hidroakustik...... Libër referimi enciklopedik detar

Të mos ngatërrohet me stenografinë. Kërkesa "Kriptografi" është ridrejtuar këtu; rreth shkrimit sekret në Rusinë e lashtë, shih shkrimin e vjetër sekret rus. Steganografia (nga greqishtja στεγανός i fshehur + γράφω shkruaj; fjalë për fjalë "shkrim i fshehtë") është shkenca e ... ... Wikipedia

krahasimi diferencial- 3.27 Krahasimi diferencial: Një matje në të cilën niveli i sinjalit të testimit zbritet nga SPL në pikën e matjes. Shënim Nëse përdoret sinjalet me brez të gjerë, atëherë nivelet e zërit duhet të maten... ... Fjalor-libër referues i termave të dokumentacionit normativ dhe teknik

koeficienti i transmetimit të zërit të veshit të hapur- 3,29 koeficienti i transmetimit të zërit të veshit të hapur (përfitimi i pandihmuar i veshit të vërtetë REUG): Diferenca midis nivelit të presionit të zërit në pikën e matjes dhe nivelit të sinjalit të provës në varësi të frekuencës së sinjalit të provës me kanalin e veshit të hapur.… … Fjalor-libër referues i termave të dokumentacionit normativ dhe teknik

koeficienti i transmetimit të zërit të veshit të mbuluar nga aparati i dëgjimit i ndezur- 3,33 koeficienti i transmetimit të zërit të veshit, i mbyllur me aparatin e dëgjimit të ndezur (përfitimi i vërtetë me ndihmën e veshit REAG): Diferenca midis nivelit të presionit të zërit në pikën e matjes dhe nivelit të sinjalit të provës në varësi të frekuencës së sinjalit të provës ... ... Fjalor-libër referues i termave të dokumentacionit normativ dhe teknik

Prezantimi

Sistemet e komunikimit me brez të gjerë. Qëllimi dhe karakteristikat e tyre

Bazat e përdorimit të sinjaleve të ngjashme me zhurmën në sistemet e komunikimit

Sisteme me sinjale pseudorandom

Sekuencat e gjatësisë maksimale

Diagramet strukturore gjeneratorë të sekuencës së kodit linear

Frekuenca e karaktereve dhe gjatësia e kodit

7. Gjenerimi i kodeve me shpejtësi e lartë

Prezantimi

Metodat e transmetimit me brez të gjerë u përdorën për herë të parë në fund të Luftës së Dytë Botërore në sistemet e radios ushtarake për të siguruar shtrirje me rreze të lartë dhe për të luftuar ndërhyrjen e qëllimshme të armikut. Për momentin, këto metoda janë përmirësuar dhe shumë mangësi janë eliminuar. Sistemet me sinjale të ngjashme me zhurmën (sinjalet e ngjashme me zhurmën) po bëhen gjithnjë e më të përhapura për shkak të cilësive të tyre, si: imuniteti ndaj zhurmës nën ndikimin e ndërhyrjeve të fuqishme dhe adresimi i kodit. numer i madh abonentët dhe të tyre ndarja e kodit kur funksionon në një brez të përbashkët frekuencash njëkohësisht.

1.Sistemet e komunikimit me brez të gjerë. Qëllimi dhe karakteristikat e tyre

Sistemi me brez të gjerë - një sistem sinjali i transmetuar i të cilit zë një brez shumë të gjerë frekuencash, duke tejkaluar ndjeshëm gjerësinë minimale të brezit të frekuencës që kërkohet në të vërtetë për transmetimin e informacionit. Në fakt, një karakter përfaqësohet nga një sekuencë e gjatë kodi, e cila ju lejon të punoni me një nivel të lartë zhurme, sepse edhe nëse një pjesë e kësaj sekuence shtrembërohet nga zhurma, ajo mund të rikthehet në anën marrëse.

Shumica shembull i famshëm Modulimi me brez të gjerë është modulim i zakonshëm i frekuencës me një indeks modulimi më të madh se një. Gjerësia e brezit të zënë nga një sinjal FM është një funksion i më shumë se gjerësisë së brezit sinjal informacioni, por edhe “thellësia” e modulimit. Ne te gjithe sistemet me brez të gjerë Fitimi në raportin e fuqisë së sinjalit ndaj fuqisë së zhurmës arrihet në procesin e modulimit të demodulimit. Për sinjalet FM, SNR në daljen e demodulatorit është:

Ku - vlera maksimale indeksi i modulimit të frekuencës;

SNR në brezin bazë ose në brezin e sinjalit të informacionit, ku S është fuqia e sinjalit; N - fuqia e zhurmës.

FM me brez të gjerë mund të konsiderohet një metodë transmetimi me brez të gjerë sepse spektri me frekuencë të lartë që rezulton (spektri i frekuencës së radios) ka një gjerësi dukshëm më të madhe se gjerësia e spektrit të frekuencës që zë sinjali i informacionit.

Nga të gjitha llojet e mundshme të modulimit me brez të gjerë, mund të dallohen tre llojet kryesore të mëposhtme:

.Modulimi i një transportuesi nga një sekuencë kodi dixhital me një shpejtësi simboli shumë herë më të madhe se gjerësia e brezit të sinjalit të informacionit. Sisteme të tilla quhen sisteme me një sinjal pseudorandom me një frekuencë.

.Modulimi duke ndryshuar (zhvendosur) frekuencën e bartësit në kohë diskrete me një sasi të caktuar, vlera e së cilës përcaktohet nga një sekuencë kodi. Ndryshime të tilla në frekuencë quhen "hopping frekuenca". Në këtë rast, në transmetues ndodhin kalime të menjëhershme nga një frekuencë në tjetrën, secila prej të cilave zgjidhet nga një grup i caktuar i paracaktuar dhe rendi i përdorimit të frekuencave përcaktohet nga sekuenca e kodit.

.Impulset lineare FM, si rezultat i të cilave frekuenca e bartësit ndryshon në një brez të gjerë frekuence gjatë një kohe të barabartë me kohëzgjatjen e pulsit.

Metoda e transmetimit me brez të gjerë u zbulua nga K. E. Shannon, i cili i pari prezantoi konceptin e kapacitetit të kanalit:

ku C - xhiros, bit/s; W - gjerësia e brezit, Hz; S - fuqia e sinjalit; N - fuqia e zhurmës.

Ky ekuacion vendos një lidhje midis mundësisë së transmetimit pa gabime të informacionit mbi një kanal me një SNR të caktuar dhe brezit të frekuencës së caktuar për transmetimin e informacionit.

Për çdo SNR të dhënë, një shkallë e ulët e gabimit të transmetimit merret duke rritur gjerësinë e brezit të frekuencës së caktuar për transmetimin e informacionit.

Duhet të theksohet se vetë informacioni mund të futet në sinjalin e brezit të gjerë në disa mënyra. Metoda më e njohur është mbivendosja e informacionit mbi modulimin e brezit të gjerë (Fig. 1).

Fig. 1. Bllok diagrami i një sistemi me sinjale pseudo të rastësishme me një frekuencë dhe forma sinjali në pikat e tij të ndryshme.

Sekuenca e kodit para modulimit të bartësit për të marrë një sinjal me brez të gjerë. Kjo metodë është e përshtatshme për çdo sistem me brez të gjerë që përdor një sekuencë kodi për të përhapur spektrin e një sinjali me frekuencë të lartë (sisteme me sinjale pseudo të rastësishme me një frekuencë dhe shumë frekuencë). Natyrisht, informacioni i transmetuar në këtë rast duhet të përfaqësohet në një formë dixhitale, pasi vendosja e informacionit në një sekuencë kodi binar zakonisht kryhet në formën e një operacioni shtesë të modulit 2. Në një mishërim tjetër, informacioni nuk mund të përdoret drejtpërdrejt moduloni "bartësin" përpara se të përhapni spektrin. Në këtë rast, zakonisht përdoret një nga llojet modulimi këndor, sepse në shumicën e sistemeve me brez të gjerë është e dëshirueshme që mbështjellja e sinjalit të daljes me frekuencë të lartë të jetë konstante.

Duhet të theksohen disa veti të sistemeve me brez të gjerë:

Aftësia e adresimit selektiv; mundësia e multipleksimit bazuar në ndarjen e kodit për sistemet me akses të shumëfishtë; sigurimi i transmetimit të fshehtë nëpërmjet përdorimit të sinjaleve me densitet spektral të fuqisë së ulët; vështirësi në deshifrimin e mesazheve gjatë dëgjimit; rezolucion i lartë në matjet e diapazonit; imuniteti ndaj zhurmës.

Megjithatë, është e pamundur që një sistem të zotërojë njëkohësisht të gjitha vetitë e mësipërme. Për shembull, është e vështirë të pritet që një sinjal me fshehtësi të mirë mund të merret njëkohësisht në një sfond të ndërhyrjeve intensive. Megjithatë, sistemi mund të plotësojë të dyja kërkesat duke përdorur një mënyrë transmetimi me fuqi të ulët kur kërkohet fshehtësia dhe një mënyrë transmetimi me fuqi të ulët. fuqi e rritur për të shtypur ndërhyrjen.

.Bazat e përdorimit të sinjaleve të ngjashme me zhurmën në sistemet e komunikimit

Sinjalet e ngjashme me zhurmën (NLS) janë ato sinjale në të cilat produkti i gjerësisë së spektrit F dhe kohëzgjatjes T është shumë më i madh se uniteti. Ky produkt quhet baza e sinjalit dhe shënohet B, d.m.th.

ShPS ka B>>1. Sinjalet e ngjashme me zhurmën quhen ndonjëherë sinjale komplekse në ndryshim nga sinjalet e thjeshta me B=1.

Në sistemet e komunikimit me rrjete me brez të gjerë, gjerësia e spektrit të brezit të gjerë F është gjithmonë shumë më e madhe se gjerësia e spektrit të mesazhit të transmetuar. NË sistemet dixhitale komunikimet që transmetojnë informacion në formë karaktere binare, kohëzgjatja e ShPS dhe shkalla e transmetimit të informacionit R lidhen me raportin T = 1/R Prandaj, baza e ShPS:

Karakterizohet nga një zgjerim i spektrit të ShPS-së në raport me spektrin e mesazhit. NË sistemet analoge lidhjet për të cilat frekuenca e sipërme e mesazheve është W dhe frekuenca e kampionimit është 2 W,

Dhe nëse B>>1, atëherë F>>R dhe F>>2W

Nga marrja në konsideratë e vetive themelore të ShPS, rezulton se përdorimi i ShPS në sistemet e komunikimit bën të mundur sigurimin e imunitetit të lartë të zhurmës ndaj ndërhyrjeve relativisht të fuqishme, fshehtësisë, shënjestrimit, funksionueshmërisë në brezin e përgjithshëm të frekuencave, luftimin e shumë rrugëve, saktësinë e lartë të matjes. dhe rezolucion, EMC e mirë me shumë sisteme radio.

3.Sistemet me sinjale pseudorandom

Sistemet me sinjale pseudo-rastësore janë më të famshmit dhe më të përhapurit në mesin e sistemeve me brez të gjerë. Kështu, metoda e rangut e zhvilluar në Laboratorin Jet Propulsion përdoret me sukses në sistemin RANGER dhe programe të tjera hapësinore, bazuar në përdorimin e sekuencave pseudo të rastësishme.

Në sistemet radiokomunikuese dixhitale ose personale që përdorin CDMA (Spread Spectrum Division Multiple Access) dhe spektrin e përhapur, duke përdorur sekuenca pseudorandom Detyrat kryesore të mëposhtme janë zgjidhur:

.Përhapja e spektrit të një sinjali të moduluar për të rritur gjerësinë e brezit të transmetimit.

.Ndarja e sinjalit përdorues të ndryshëm, duke përdorur të njëjtin brez frekuencash për transmetim në modalitetin e aksesit të shumëfishtë.

NË sistemet e njohura Në komunikimet radio, PSP-të dixhitale binare përdoren si sinjale të spektrit të përhapur. Funksionet automatike dhe të ndërlidhura të këtyre sekuencave në ndërrime diskrete, shumëfisha të kohëzgjatjes së simbolit, në rajonin e interesit llogariten duke numëruar numrin e ndeshjeve dhe mospërputhjeve në një krahasim karakter për karakter (bit-pas-bit). .

Për të zgjeruar spektrin dhe për të ngarkuar në mënyrë uniforme gjerësinë e brezit të transmetimit, dendësia spektrale e një sekuence të vetme duhet të jetë uniforme, si ajo e AWGN.

Problemi i dytë dhe më i vështirë i zgjidhur nga PSP në një sistem CDMA me shumë përdorues është ndarja e sinjaleve nga përdorues të ndryshëm që përdorin të njëjtin brez transmetimi. Sinjali PSP kryen funksionin e një "çelësi" për çdo përdorues dhe lejon marrësin të zgjedhë sinjalin e destinuar për të. Prandaj, ansambli i plotë i PSP-ve duhet të zgjidhet i tillë që korrelacioni i kryqëzuar midis çdo çifti sekuencash të jetë mjaft i vogël. Kjo ju lejon të minimizoni nivelin e ndërhyrjes në kanalet ngjitur. Në teori vlerë zero ansamblet e sinjaleve të spektrit përhapës ortogonal (për shembull, funksionet bazë seritë Furier dhe funksionet Walsh).

Megjithatë, në sistemet reale të radio komunikimit kërkohet që të sigurohet thjeshtësia e formimit koherent të PSP në anët transmetuese dhe marrëse. PSP-të më të njohura dhe më të studiuara përfshijnë sekuenca me gjatësi maksimale (sekuenca M). Ato janë shumë tërheqëse për sistemet e spektrit të përhapur me një përdorues dhe janë përdorur gjerësisht në aplikime ushtarake. Nga pikëpamja e kërkesave për vetitë e ndërlidhjes të vendosura në sistemet CDMA të komunikimit celular ose personal, sekuencat Gold, Kasami dhe Walsh janë më interesante. Në disa raste ato kombinohen me sekuenca M.

Vetitë e sekuencave pseudorandom

Ekzistojnë tre veti kryesore të çdo sekuencë periodike, i cili mund të përdoret si një test për rastësi.

.Bilanci Për çdo interval sekuence, numri i njësheve binare duhet të ndryshojë nga numri i zerove binare jo më shumë se një element.

.Cikliliteti. Një cikël është një sekuencë e vazhdueshme identike numrat binare. Shfaqja e një tjetri shifra binare fillon automatikisht cikli i ri. Gjatësia e një cikli është e barabartë me numrin e shifrave në të. Është e dëshirueshme që në çdo fragment të sekuencës afërsisht gjysma të jenë cikle të të dy llojeve me gjatësi 1, afërsisht një e katërta e gjatësisë 2, afërsisht një e teta e gjatësisë 3, etj.

.Korrelacioni. Nëse një pjesë e një sekuence dhe kopja e saj e zhvendosur ciklikisht krahasohen element pas elementi, është e dëshirueshme që numri i ndeshjeve të ndryshojë nga numri i mospërputhjeve me jo më shumë se një.

Karakteristikat e sinjaleve pseudorandom

Sinjalet e përdorura në sistemet me brez të gjerë mund të merren në mënyra të ndryshme. Në një sistem me një sinjal pseudo-rastësor me një frekuencë të vetme, "bartësi" modulohet nga një sekuencë kodi dhe zakonisht përdoret çelësi fazor i "bartësit" dhe frekuenca e kyçjes përcaktohet nga frekuenca e simbolet e sekuencës së kodit, d.m.th., për të transmetuar një simbol të sekuencës së kodit "të vetëm", përdoret vlera e një faze "bartës", dhe për transmetimin e karakterit "null" është i ndryshëm. Përdoren gjithashtu lloje më komplekse kyçja e ndërrimit të fazës(për shembull, çelësi katërfazor), megjithatë, me secilën prej tyre ekziston një korrespondencë një-për-një midis fazës së bartësit të transmetuar dhe sekuencës së kodit të referencës ose sekuencave të kodit. Duhet të theksohet se përdoret më shpesh modulim i balancuar. Kjo e fundit shpjegohet me disa arsye.

Së pari, mungesa e një "bartës" e ndërlikon procesin e zbulimit të sinjalit dhe kërkon përdorimin e metodave shumë të sofistikuara të përpunimit. Natyrisht, nuk ka kuptim në këtë rast të përdoret një marrës konvencional për të izoluar "bartësin", pasi niveli i këtij të fundit është dukshëm më i ulët se niveli i "zhurmës" i krijuar nga modulimi i kodit.

Së dyti, avantazhi i metodës së transmetimit të shtypur "bartës" është se më shumë fuqi ndahet për të transmetuar informacione të dobishme, pasi e gjithë fuqia e transmetuesit përdoret vetëm për transmetimin e një sinjali pseudo-rastësor.

Së treti, mbështjellja e sinjalit ka një nivel konstant, në mënyrë që efikasiteti i përdorimit të fuqisë së transmetuar në brezin e caktuar të frekuencës të maksimizohet. AIM mund të përdoret gjithashtu për transmetim, në të cilin "bartësi" modulohet nga një sekuencë kodi. Kjo ju lejon të merrni një spektër fuqie afër , megjithatë fuqi efektive në anën marrëse rezulton të jetë më pak. Kështu, do të kërkohet më shumë fuqi maksimale për të siguruar të njëjtin gamë të sistemit.

Së katërti, modulatori dyfazor është një pajisje mjaft e thjeshtë. Për ta krijuar atë, ju nevojiten vetëm dy transformatorë dhe disa dioda. Manipuluesit më kompleksë të frekuencës kërkojnë, të paktën, praninë e një gjeneratori të tillë, frekuenca e të cilit ndryshon me komandë. Sigurimi i një kalimi të tillë fleksibël nga një frekuencë në tjetrën shoqërohet me vështirësi të caktuara të mirëmbajtjes. Stabiliteti i frekuencës së gjeneruar.

4. Sekuencat gjatësia maksimale

Sipas përkufizimit, kodet e gjatësisë maksimale janë kode që mund të merren duke përdorur një regjistër zhvendosjeje ose element vonese të një gjatësi të caktuar. Gjatësia e sekuencës binare maksimale që mund të merret duke përdorur një gjenerator të bazuar në një regjistër ndërrimi është , ku n është numri i biteve të regjistrit të zhvendosjes. Gjeneratori i sekuencave përbëhet nga një regjistër ndërrimi dhe një përkatës qark logjik, nga dalja e së cilës përgjatë qarkut reagime Informacioni për kombinimin logjik të gjendjes së dy ose më shumë biteve të tij merret në hyrje të regjistrit të zhvendosjes. Sinjali në daljen e gjeneratorit të sekuencave dhe gjendja e n biteve të tij në çdo interval kohor fiks të orës është një funksion i gjendjeve të biteve të tij të përfshirë në qarkun e reagimit në intervalet e mëparshme të orës.

Të gjitha sekuencat e kodit me gjatësi maksimale kanë vetitë e mëposhtme:

.Ka një më shumë në sekuencë se zero.

.Për të shpërndarë sekuencat, mund të llogaritni lehtësisht shpërndarjen e gjatësive të një serie "zero" dhe "njësh" që janë të njëjta për të njëjtin kod. Vendndodhja relative e këtyre serive ndryshon nga sekuenca në sekuencë, por numri i serive me të njëjtën gjatësi mbetet i pandryshuar.

.Funksioni i autokorrelacionit të kodit të gjatësisë maksimale është i tillë që për të gjitha vlerat e vonesës është i barabartë me - 1, me përjashtim të rajonit 0±1, ku vlerat e funksionit të autokorrelacionit ndryshojnë nga -1 në (gjatësia e sekuencës)

.Shtimi i modulit 2 të çdo sekuence të gjatësisë maksimale me një sekuencë të përftuar nga çdo zhvendosje ciklike e së njëjtës sekuencë nga një numër pozicionesh rezulton në një sekuencë të re që përfaqëson një zhvendosje ciklike të së njëjtës sekuencë me një numër tjetër pozicionesh.

.Çdo gjendje e mundshme, ose kombinim n-bit i një gjeneratori të caktuar n-bit, ndodh në një moment në kohë vetëm 1 herë, pavarësisht nga koha që duhet për të formuar një periudhë të plotë kodi. Çdo shtet ekziston vetëm për një periudhë ore. Përjashtim është një kombinim i vetëm zerove, in mënyrë normale punë, nuk lind dhe nuk duhet të lindë.

5. Sekuencat Gould

Krahasuar me sekuencat konvencionale M, sekuencat Gould janë më tërheqëse për sistemet CDMA me shumë përdorues. Këto sisteme kërkojnë të konsiderueshme numër më i madh sekuenca me të mira reciproke vetitë e korrelacionit mes tyre. Metoda për ndërtimin e sekuencave të tilla u përshkrua nga Gould.

Kjo metodë konsiston në shtimin mod 2 të dy sekuencave M të ndryshme të klockuara nga një gjenerator i vetëm i orës. (Fig. 2.)

Fig. 2. Një shembull i formimit të një sekuence kodi Gould duke përdorur gjeneratorë dhe .

Pika më domethënëse në formimin e një sekuence Gold me veti korrelacioni "të mirë" është se mund të përdoren vetëm çifte të veçanta të sekuencave M, të quajtura e preferuara.

Meqenëse të dy sekuencat M kanë të njëjtën gjatësi L dhe akordohen nga një gjenerator i vetëm, sekuenca e gjeneruar e Arit ka gjatësinë L, por nuk është një sekuencë e gjatësisë maksimale. Le të jetë n numri i biteve të regjistrit të zhvendosjes në gjeneratorin e sekuencës M, pastaj gjatësia e sekuencave Gould . Duke zgjedhur një çift të përshtatshëm të sekuencave M, mund të merret një grup sekuencash Gould me veti korrelacioni "të mirë".

Gjeneratorët e sekuencës së kodit Gould

Vlera e gjeneratorëve të sekuencave të kodit Gould është se ata ju lejojnë të merrni një numër të madh sekuencash kodi. Dhe kërkon vetëm dy kombinime trokitjesh për qarkun e reagimit. Avantazhi kryesor i këtyre sekuencave të kodit është se formimi i tyre kërkon një numër të vogël trokitjesh në qarkun e reagimit. Kështu, është e mundur të përdoren gjeneratorë të thjeshtë të sekuencave të bazuara në një regjistër ndërrimi (SRG) me një trokitje në qarkun e reagimit, duke ruajtur aftësinë për të gjeneruar një numër të madh sekuencash kodi. Një GDS e thjeshtë me një trokitje në qarkun e reagimit është më i shpejti nga të gjithë gjeneruesit e mundshëm të sekuencave të kodit, domethënë ekziston një mundësi e mundshme e gjenerimit të sekuencave të kodit Gould me një shkallë të përsëritjes së simboleve binar që korrespondon me frekuencën maksimale të GDS-së më të thjeshtë.

Formimi i sekuencave të kodit Gould bazohet në veprimin e mbledhjes modul 2 të çifteve të sekuencave lineare me gjatësi maksimale (Fig. 3)

Fig.3. Struktura e një gjeneratori të sekuencës së kodit Gould

Shtimi i sekuencave të kodit të krijuara duke përdorur një gjenerator të orës kryhet karakter pas karakter. Të njëjtat marrëdhënie fazore mbahen midis dy gjeneratorëve të sekuencave dhe sekuencat e gjeneruara të kodit kanë të njëjtën gjatësi si dy sekuencat e kodit burimor në të cilat zbatohet operacioni i mbledhjes, por sekuencat e kodit që rezultojnë nuk janë më maksimale.

Përveç faktit që skema Gould ju lejon të gjeneroni një numër të madh sekuencash kodi, ajo ka një avantazh tjetër. Kodet Gould mund të zgjidhen në mënyrë që funksioni i ndërlidhjes për të gjitha sekuencat e kodeve të marra nga një gjenerator i caktuar të jetë i njëjtë, dhe madhësia e majave anësore të tij është e kufizuar. Kështu, këshillohet përdorimi i sekuencave të kodit Gould ku kërkohet një numër i madh sinjalesh për të krijuar një sistem të ndarjes së kodit. Për sekuencat maksimale me të njëjtën gjatësi, nuk mund të garantohet paraprakisht që majat anësore të VCF nuk do të kalojnë një vlerë të paracaktuar.

6.Frekuencat e karaktereve dhe gjatësia e kodit

Zgjedhja e frekuencës së simbolit të sekuencës së kodit ndikon në një sërë parametrash të sistemeve me brez të gjerë. Kjo është më e dukshme në një sistem me sinjale pseudo të rastësishme me një frekuencë të vetme, në të cilin brezi i frekuencës së transmetuar përcaktohet drejtpërdrejt nga frekuenca e simboleve të sekuencës së kodit, d.m.th. Gjerësia e lobit kryesor të spektrit të frekuencës së sinjalit të radios është e barabartë me dyfishin e shkallës së përsëritjes së simboleve të sekuencës së kodit. Frekuenca e përsëritjes së sekuencës së kodit varet edhe nga frekuenca e karaktereve të sekuencës së kodit (frekuenca e orës), d.m.th. shkalla e përsëritjes së sekuencës së kodit është = .

Shpejtësia e përsëritjes së sekuencës së kodit përcakton distancën midis linjave spektrale ngjitur më të afërt në spektrin e frekuencës së sinjalit të radios në dalje dhe është një nga sasitë që i kushtohet vëmendje e duhur gjatë procesit të projektimit të sistemit.

Kur zgjidhni një frekuencë të përsëritjes së sekuencës së kodit, është e nevojshme që periudha e sekuencës së kodit të kalojë koha maksimale funksionimin e sistemeve.

Tabela 1 tregon të dhëna të ndryshme në lidhje me sekuencat e kodit me gjatësi maksimale me një shkallë të përsëritjes së simboleve të barabartë me dy. char/c .

Tabela 1 Periudhat e sekuencave të kodit për M

sekuenca me gjatësi të ndryshme me një frekuencë përsëritje prej dy. char/c .

Një faktor tjetër që duhet të merret parasysh gjatë zgjedhjes së shkallës së simbolit të sekuencës së kodit dhe gjatësisë së tij është marrëdhënia midis shkallës së përsëritjes së sekuencës së kodit dhe gjerësisë së brezit të informacionit, si dhe qëllimit të sistemit të rangut.

Këshillohet që të vendosni frekuencën e përsëritjes së një sekuence kodi në një sistem me një sinjal pseudo të rastësishëm me një frekuencë të vetme duke zgjedhur gjatësinë e sekuencës së kodit në mënyrë që kjo frekuencë të mos bjerë brenda brezit të frekuencës së informacionit. Përndryshe, ndërhyrjet shtesë do të kalojnë në hyrjet e demodulatorëve me frekuencë të ulët, veçanërisht kur ekspozohen ndaj ndërhyrjeve artificiale.

Në rastin kur matja e diapazonit është më e rëndësishmja, një zgjedhje e përshtatshme e frekuencës së simbolit të sekuencës së kodit mund të rrisë saktësinë e matjes dhe ndonjëherë edhe të rrisë rezolucionin. Nëse shpejtësia e simboleve binar zgjidhet në mënyrë që për çdo milje vonesë (koha e përhapjes) të ketë një numër të plotë simbolesh binare, atëherë për të matur diapazonin mjafton të llogaritet sasia e zhvendosjes së kodit pa aplikuar korrigjim shtesë.

7.Gjeneroni kode me shpejtësi të lartë

Në praktikë, është e dëshirueshme të gjenerohen sekuenca kodesh binar me një shkallë të lartë simbolesh. Frekuencat e larta të simboleve të sekuencës së kodit ju lejojnë të gjeneroni një sinjal me gamë të gjerë frekuenca Kjo është veçanërisht e rëndësishme kur është e nevojshme të zgjerohet spektri i një sinjali informacioni me shpejtësi të lartë (me një brez të gjerë bazë) ose kur është e nevojshme të sigurohet imunitet i mirë ndaj zhurmës së sistemit. Shpejtësia e transferimit të informacionit mund të arrijë disa megabit dhe, padyshim, rezultati i dëshiruar mund të merret duke përdorur sekuenca kodesh me një shpejtësi simboli deri në qindra miliona në sekondë.

Përzgjedhja e numrave të biteve për lidhjen e reagimeve nuk është një detyrë e lehtë, por ka tabela referimi në të cilat ato janë dhënë. Në çdo rast, një nga pikat e lidhjes është prodhimi i rendit të lartë. Tabela 2 tregon pikat e lidhjes me reagime për regjistrat e ndërrimit me sasi të ndryshme N shifra (numrat shifrorë numërohen nga zero).

Tabela 2 Pikat e lidhjes së reagimit

N7815162431 Rezultatet6,57,6,4,214,1315,13,12,1023,22,21,1630,17

Tabela tregon se është më fitimprurëse të merret një numër bitësh që nuk është shumëfish i 8, për shembull 7.15 ose 31. Në këtë rast, vetëm dy dalje përdoren për reagime, domethënë një "ekskluzive OSE" me dy hyrje “Elementi është i mjaftueshëm. Periudha e sekuencës së daljes së gjeneratorit është (2N-1) cikle orësh, N është numri i biteve të kodit të daljes (përveç një) ndodh një herë. Numri i njësheve në sinjalin e daljes është më i madh se numri i zerove për njësi. Frekuenca maksimale e formimit të simboleve të sekuencës së kodit përcaktohet jo vetëm nga shpejtësia e elementeve të regjistrit të ndërrimit të përdorur në gjenerator, por edhe nga çdo vonesë e sinjaleve në qarkun e reagimit. Meqenëse sinjali në daljen e qarkut të reagimit përmban informacion në lidhje me gjendjen e disa pjesëve të regjistrit të zhvendosjes për momentin e mëpasshëm të funksionimit të tij, të gjitha proceset në flip-flops të përdorur si pika të kontaktit të reagimit dhe të gjithë grumbulluesit e modulit 2 duhet të përfundojnë. para të ardhmes momenti i orës, frekuencë maksimale formimi i simboleve të sekuencës së kodit nga një gjenerator në formën e një regjistri zhvendosjeje

Ku - koha e nevojshme për kalimin e një biti të regjistrit të zhvendosjes nga një gjendje në tjetrën; koha e përhapjes së sinjalit përmes qarkut të reagimit; kohëzgjatja e pulseve të orës.

Performanca e një GDS të thjeshtë mund të rritet me renditjen e duhur të qarkut të reagimit, p.sh. duke përdorur përmbledhjen paralele serike, siç tregohet në Fig. 4, ku struktura (a) e qarkut të reagimit është ekuivalente me strukturën (b), por për sekuenca e dytë vetëm dy elemente logjike të të njëjtit nivel

Fig.4 Krahasimi i performancës së dy strukturave GDS.

Aktualisht, nuk ka struktura GDS me një qark reagimi paralel-serial, kështu që gjithmonë kërkohet një grumbullues modul 2 për çdo trokitje të reagimit. Megjithatë, një GDS modulare ka performancë të lartë me një numër të madh trokitjesh.

Për shkak të stabilitetit të ulët të gjeneratorëve të veprimit të drejtpërdrejtë për gjenerimin e sekuencave të kodit me një shkallë të lartë të përsëritjes së simboleve, janë zhvilluar disa metoda për gjenerimin e sekuencave të kodit të përbërë duke përdorur GDS të një strukture më pak komplekse. Gjeneratorë të tillë që formojnë sekuenca kodesh të përbëra dhe kanë një sërë avantazhesh në shkallë të lartë të përsëritjes së simboleve përfshijnë gjeneratorët Gould dhe gjeneratorët kaskadë.

konkluzioni

brez i gjerë kodi i sinjalit

Sistemet broadband kanë nje numer i madh i avantazhe në krahasim me sistemet e tjera të transmetimit të të dhënave. Falë përfitimeve të mëdha në drejtim të (rreth 30 dB) u bë zbatimi i mundshëm sistemet e komunikimit satelitor.

Në këtë fushë ka potencial të madh për implementimin e sistemeve të reja, me shpejtësi më të madhe, pra dhe me sasi e madhe abonentë, fshehtësi më të mirë dhe imunitet ndaj zhurmës.

Tutoring

Keni nevojë për ndihmë për të studiuar një temë?

Specialistët tanë do të këshillojnë ose ofrojnë shërbime tutoriale për temat që ju interesojnë.
Paraqisni aplikacionin tuaj duke treguar temën tani për të mësuar në lidhje me mundësinë e marrjes së një konsultimi.

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Prezantimi

Sistemet e komunikimit me ShPS zënë një vend të veçantë ndër sisteme të ndryshme lidhjet, gjë që shpjegohet me vetitë e tyre. Së pari, ata kanë imunitet të lartë ndaj zhurmës kur ekspozohen ndaj ndërhyrjeve të fuqishme. Së dyti, ato ofrojnë adresimin e kodit të një numri të madh abonentësh dhe ndarjen e kodit të tyre kur funksionojnë në një brez të përbashkët frekuencash. Së treti, ato sigurojnë përputhshmërinë e marrjes së informacionit me besueshmëri të lartë të matjes së parametrave të lëvizjes së një objekti me saktësi të lartë dhe aftësitë e zgjidhjes. Të gjitha këto veti të sistemeve të komunikimit me ShPS janë të njohura për një kohë të gjatë, por meqenëse fuqitë e ndërhyrjes ishin relativisht të ulëta, dhe baza e elementit nuk lejonte zbatimin e pajisjeve gjeneruese dhe përpunuese në dimensione të pranueshme, atëherë për një kohë të gjatë Sistemet e komunikimit me ShPS nuk ishin zhvilluar gjerësisht. Deri tani situata ka ndryshuar në mënyrë dramatike. Fuqia e ndërhyrjes në hyrjen e marrësit mund të jetë disa renditje të madhësisë më e lartë se fuqia e sinjalit të dobishëm. Për të siguruar imunitet të lartë të zhurmës në rast të ndërhyrjeve të tilla, është e nevojshme të përdoret NPS me baza ultra të mëdha (dhjetëra deri në qindra mijëra), ansamblet (sistemet) e sinjaleve duhet të përbëhen nga dhjetëra deri në qindra miliona NPS me ultra- bazat e mëdha.Duhet theksuar se bazat e teorisë së NPS me baza ultra të mëdha formohen vetëm në Kohët e fundit. Nga ana tjetër, zbatimi i pajisjeve për gjenerimin dhe përpunimin e sinjaleve të tilla po bëhet i mundur në të ardhmen e afërt falë zhvillimit të shpejtë të qarqeve të integruara në shkallë të gjerë (VLSI), mikroprocesorëve të specializuar (SMP), pajisjeve me sipërfaqe valë akustike(surfaktant), pajisje të lidhura me ngarkesë (CCD). Të gjitha këto arsye shkaktuan një periudhë të re prosperiteti për sistemet e komunikimit me rrjete broadband, si rezultat i së cilës pas një kohe do të shfaqen sisteme të tilla të gjeneratës së dytë.

Qëllimi gjithëpërfshirës i këtij manuali edukativo-metodologjik është forcimi dhe rritja e njohurive në lidhje me kursin teorik të leksioneve - “ Metodat dixhitale përpunimi i sinjalit”. Ky manual ka për qëllim të mbështesë kursin teorik në mënyrë që studentët të mund të praktikojnë Kompjuter personal studioi sinjalet me brez të gjerë dhe sistemet e komunikimit.

Objektivat e manualit arsimor janë:

Hyrje në llojet kryesore të ShPS;

Studimi i metodave të përpunimit të ShPS;

Studimi i sinjaleve me çelës me zhvendosje fazore duke përdorur shembuj të kodit Barker dhe sekuencave M;

Studimi i vetive të ShPS duke përdorur një program të veçantë kompjuterik

Moduli: “Sistemet e komunikimit me brez të gjerë”

Kuptimi i sinjaleve me brez të gjerë

Përkufizimi i ShPS. Aplikimi i ShPS në sistemet e komunikimit.

Sinjalet me brez të gjerë (të ndërlikuar, të ngjashëm me zhurmën) (WPS) janë ato sinjale për të cilat produkti i gjerësisë së spektrit aktiv F dhe kohëzgjatjes T është shumë më i madh se uniteti. Ky produkt quhet baza e sinjalit B. Për ShPS

B = FT>> 1 (1)

Sinjalet me brez të gjerë quhen ndonjëherë sinjale komplekse në kontrast me sinjalet e thjeshta (për shembull, drejtkëndëshe, trekëndore, etj.) me B = 1. Meqenëse sinjalet me kohëzgjatje të kufizuar kanë një spektër të pakufizuar, atëherë për të përcaktuar gjerësinë e spektrit, përdorni metoda të ndryshme dhe teknikat.

Rritja e bazës në ShPS arrihet me modulim (ose manipulim) shtesë në frekuencë ose fazë gjatë kohëzgjatjes së sinjalit. Si rezultat, spektri i sinjalit F (duke ruajtur kohëzgjatjen e tij T) zgjerohet ndjeshëm. Modulimi shtesë i amplitudës brenda sinjalit përdoret rrallë.

Në sistemet e komunikimit me rrjete me brez të gjerë, gjerësia e spektrit të sinjalit të emetuar F është gjithmonë shumë më e madhe se gjerësia e spektrit të mesazhit të informacionit.

ShPS përdoren në sistemet e komunikimit me brez të gjerë (BCS) sepse:

ju lejon të kuptoni plotësisht përfitimet metodat optimale përpunimi i sinjalit;

siguroni imunitet të lartë ndaj zhurmës ndaj komunikimeve;

ju lejon të luftoni me sukses përhapjen me shumë rrugë të valëve të radios duke ndarë rrezet;

lejojnë punë të njëkohshme shumë abonentë në një brez të përbashkët frekuencash;

ju lejon të krijoni sisteme komunikimi me sekret të shtuar;

të sigurojë përputhshmërinë elektromagnetike (EMC) të ShPSS me sistemet e radio komunikimit dhe transmetimit radiofonik me brez të ngushtë, sistemet e transmetimit televiziv;

ofrojnë përdorimi më i mirë spektri i frekuencës në një zonë të kufizuar në krahasim me sistemet e komunikimit me brez të ngushtë.

Imuniteti ndaj zhurmës i ShPSS.

Përcaktohet nga lidhja e njohur që lidh raportin sinjal-zhurmë në daljen e marrësit q2 me raportin sinjal-zhurmë në hyrjen e marrësit c2:

ku c2 = Рс/Рп (Рс, Рп - fuqia e ShPS dhe interferenca);

q2=2E/ Np, E - energjia e ShPS, Np - dendësia e fuqisë spektrale e interferencës në brezin e ShPS. Prandaj, E = РсТ, dhe Nп = Рп /F;

B - Baza e ShPS.

Raporti sinjal-zhurmë në daljen q2 përcakton karakteristikat e funksionimit të marrjes së NPS, dhe raporti sinjal-zhurmë në hyrjen c2 përcakton energjinë e sinjalit dhe zhurmës. Vlera e q2 mund të merret sipas kërkesave të sistemit (10...30 dB) edhe nëse c2<<1. Для этого достаточно выбрать ШПС с необходимой базой В, удовлетворяющей (2). Как видно из соотношения (2), прием ШПС согласованным фильтром или коррелятором сопровождается усилением сигнала (или подавлением помехи) в 2В раз. Именно поэтому величину

KShPS = q2/s2 (3)

quhet fitimi i përpunimit të ShPS-së ose thjesht fitimi i përpunimit. Nga (2), (3) del se fitimi i përpunimit KSPS = 2V. Në SHPS, marrja e informacionit karakterizohet nga raporti sinjal-ndërhyrje h2= q2/2, d.m.th.

Marrëdhëniet (2), (4) janë themelore në teorinë e sistemeve të komunikimit me rrjetet me brez të gjerë. Ato janë marrë për ndërhyrje në formën e zhurmës së bardhë me një densitet spektral të njëtrajtshëm të fuqisë brenda një brezi frekuence, gjerësia e të cilit është e barabartë me gjerësinë e spektrit NPS. Në të njëjtën kohë, këto marrëdhënie janë të vlefshme për një gamë të gjerë ndërhyrjesh (brez të ngushtë, pulsuese, strukturore), e cila përcakton rëndësinë e tyre themelore.

Kështu, një nga qëllimet kryesore të sistemeve të komunikimit me rrjete me brez të gjerë është të sigurojë marrjen e besueshme të informacionit nën ndikimin e ndërhyrjeve të fuqishme, kur raporti sinjal-ndërhyrje në hyrjen e marrësit c2 mund të jetë shumë më i vogël se një. Duhet të theksohet edhe një herë se marrëdhëniet e mësipërme janë rreptësisht të vlefshme për ndërhyrje në formën e një procesi të rastësishëm Gaussian me një densitet uniform të fuqisë spektrale (zhurmë "e bardhë").

Llojet kryesore të ShPS

Njihen një numër i madh SPS të ndryshme, vetitë e të cilave pasqyrohen në shumë libra dhe artikuj revistash. ShPS-të ndahen në llojet e mëposhtme:

sinjale të moduluara me frekuencë (FM);

sinjale me shumë frekuencë (MF);

sinjale me tastë me ndërrim fazor (PM) (sinjale me modulim të fazës së kodit - sinjale QPSK);

sinjale me frekuencë diskrete (DF) (sinjale me modulim të frekuencës së kodit - sinjale FFM, sinjale me çelës me zhvendosje të frekuencës (FM));

frekuenca e përbërë diskrete (DCF) (sinjale të përbëra me modulim të frekuencës së kodit - sinjale CFM).

Sinjalet e moduluara me frekuencë (FM) janë sinjale të vazhdueshme, frekuenca e të cilave ndryshon sipas një ligji të caktuar. Figura 1a tregon një sinjal FM, frekuenca e të cilit ndryshon sipas një ligji në formë V nga f0-F/2 në f0+F/2, ku f0 është frekuenca qendrore bartëse e sinjalit, F është gjerësia e spektrit, në kthesë e barabartë me devijimin e frekuencës F = ?fd. Kohëzgjatja e sinjalit është T.

Figura 1b tregon planin kohë-frekuencë (f, t), në të cilin hijezimi tregon afërsisht shpërndarjen e energjisë së sinjalit FM në frekuencë dhe kohë. Baza e sinjalit FM sipas përkufizimit (1) është e barabartë me:

B = FT=?fдT (5)

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 1 - Sinjali i moduluar nga frekuenca dhe plani i kohës-frekuencës

Sinjalet e moduluara nga frekuenca përdoren gjerësisht në sistemet e radarëve sepse një filtër i përshtatshëm mund të krijohet për një sinjal specifik FM duke përdorur pajisje me valë akustike sipërfaqësore (SAW). Në sistemet e komunikimit, është e nevojshme që të ketë shumë sinjale. Në të njëjtën kohë, nevoja për të ndryshuar shpejt sinjalet dhe për të ndërruar pajisjet e gjenerimit dhe përpunimit çon në faktin se ligji i ndryshimit të frekuencës bëhet diskret. Në këtë rast, ato kalojnë nga sinjalet FM në sinjalet DF.

Sinjalet me shumë frekuencë (MF) (Figura 2a) janë shuma e N harmonikeve u(t) ... uN(t), amplituda dhe fazat e të cilave përcaktohen në përputhje me ligjet e gjenerimit të sinjalit. Në planin kohë-frekuencë (Figura 2b), shpërndarja e energjisë së një elementi (harmonik) të sinjalit MF në frekuencën fk nënvizohet me hije. Të gjithë elementët (të gjitha harmonikët) mbulojnë plotësisht sheshin e zgjedhur me anët F dhe T. Baza e sinjalit B është e barabartë me sipërfaqen e katrorit. Gjerësia e spektrit të elementit F0?1/T. Prandaj, baza e sinjalit MF

d.m.th., përkon me numrin e harmonikëve. Sinjalet MF janë të vazhdueshme dhe është e vështirë të përshtaten teknikat dixhitale për formimin dhe përpunimin e tyre. Përveç këtij disavantazhi, ata kanë edhe këto:

a) ata kanë një faktor të keq të kreshtës (shih Figurën 2a);

b) për të marrë një bazë të madhe B, është e nevojshme të kemi një numër të madh kanalesh frekuence N. Prandaj, sinjalet MF nuk konsiderohen më tej.

Sinjalet me kyçe të zhvendosjes së fazës (PM) përfaqësojnë një sekuencë pulsesh radio, fazat e të cilave ndryshojnë sipas një ligji të caktuar. Zakonisht faza merr dy vlera (0 ose p). Në këtë rast, sinjali FM i frekuencës së radios korrespondon me një sinjal video FM (Figura 3a), i përbërë nga impulse pozitive dhe negative. Nëse numri i pulseve është N, atëherë kohëzgjatja e një pulsi është e barabartë me Ф0 = T/N, dhe gjerësia e spektrit të tij është afërsisht e barabartë me gjerësinë e spektrit të sinjalit F0 =1/Ф0=N/Т. Në planin kohë-frekuencë (Figura 3b)

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 2 - Sinjali me shumë frekuencë dhe plani kohë-frekuencë

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 3 - Sinjali me çelës fazë dhe plani i frekuencës kohë

Hijezimi tregon shpërndarjen e energjisë së një elementi (pulsi) të sinjalit FM. Të gjithë elementët mbivendosen një katror të përzgjedhur me anët F dhe T. Baza e sinjalit FM

B = FT =F/ф0=N, (7)

ato. B është e barabartë me numrin e pulseve në sinjal.

Mundësia e përdorimit të sinjaleve PM si BPS me baza B = 104...106 kufizohet kryesisht nga pajisjet përpunuese. Kur përdorni filtra të përputhur në formën e pajisjeve SAW, është e mundur marrja optimale e sinjaleve FM me baza maksimale Vmax = 1000 ... 2000. Sinjalet FM të përpunuara nga filtra të tillë kanë spektra të gjerë (rreth 10 ... 20 MHz) dhe relativisht të shkurtër kohëzgjatja (60 ... 100 µs). Përpunimi i sinjaleve FM duke përdorur linjat e vonesës së frekuencës video gjatë transferimit të spektrit të sinjaleve në rajonin e frekuencës video bën të mundur marrjen e bazave B = 100 në F? 1 MHz, T? 100 µs.

Filtrat e përputhur të bazuar në pajisjet e lidhura me ngarkesë (CCD) janë shumë premtues. Sipas të dhënave të publikuara, duke përdorur filtra CCD të përputhur, është e mundur të përpunohen sinjalet FM me baza 102 ... 103 në kohëzgjatje sinjali 10-4 ... 10-1 s. Korrelatori dixhital CCD është i aftë të përpunojë sinjale deri në bazën 4,104.

Duhet të theksohet se është e këshillueshme që sinjalet PM të përpunohen me baza të mëdha duke përdorur korrelatorë (në një LSI ose në një CCD). Në këtë rast, B = 4 104 duket të jetë kufiri. Por kur përdorni korrelatorët, është e nevojshme para së gjithash të zgjidhet çështja e hyrjes së përshpejtuar në sinkronizëm. Meqenëse sinjalet FM bëjnë të mundur përdorimin e gjerë të metodave dhe teknikave dixhitale të gjenerimit dhe përpunimit, dhe është e mundur të zbatohen sinjale të tilla me baza relativisht të mëdha, prandaj sinjalet FM janë një nga llojet premtuese të NPS.

Sinjalet e frekuencës diskrete (DF) përfaqësojnë një sekuencë pulsesh radio (Figura 4a), frekuencat bartëse të të cilave ndryshojnë sipas një ligji të caktuar. Le të jetë numri i pulseve në sinjalin DF M, kohëzgjatja e pulsit të jetë T0=T/M dhe gjerësia spektrale e tij F0=1/T0=M/T. Mbi çdo impuls (Figura 4a) tregohet frekuenca e tij bartëse. Në planin kohë-frekuencë (Figura 4b), katrorët në të cilët shpërndahet energjia e impulseve të sinjalit DF janë të hijezuara.

Siç mund të shihet nga Figura 4b, energjia e sinjalit DF shpërndahet në mënyrë të pabarabartë në planin kohë-frekuencë. Baza e të dhënave të sinjalit HF

B = FT = МF0МТ0 = М2F0Т0 = М2 (8)

meqenëse baza e momentit është F0T0 = l. Nga (8) vijon avantazhi kryesor i sinjaleve MF: për të marrë bazën e nevojshme B, numri i kanaleve është M =, d.m.th., dukshëm më i vogël se për sinjalet MF. Ishte kjo rrethanë që çoi në vëmendjen ndaj sinjaleve të tilla dhe përdorimit të tyre në sistemet e komunikimit. Në të njëjtën kohë, për bazat e mëdha B = 104 ... 106, është e papërshtatshme të përdoren vetëm sinjale DF, pasi numri i kanaleve të frekuencës është M = 102 ... 103, që duket tepër i madh.

Sinjalet e frekuencës së përbërë diskrete (DCF) janë sinjale CD në të cilat çdo impuls zëvendësohet nga një sinjal i ngjashëm me zhurmën. Figura 5a tregon një sinjal video FM, pjesë të veçanta të të cilit transmetohen në frekuenca të ndryshme bartëse. Numrat e frekuencës tregohen mbi sinjalin FM. Figura 5b tregon planin kohë-frekuencë, në të cilin shpërndarja e energjisë së sinjalit DFS nënvizohet me hije. Figura 5b nuk është e ndryshme në strukturë nga Figura 4b, por për figurën 5b zona F0T0 = N0 është e barabartë me numrin e pulseve të sinjalit FM në një element frekuence të sinjalit DFS. Baza e sinjalit DFS

B = FT = М2F0Т0 = N0M2 (9)

Numri i impulseve të sinjalit total PM N=N0М

Sinjali DFS i paraqitur në figurën 5 përmban sinjale FM si elementë. Prandaj, ne do ta shkurtojmë këtë sinjal si një sinjal DFS-FM. Si elementë të sinjalit DFS, ne mund të marrim sinjale DFS. Nëse baza e elementit të sinjalit DF është B = F0T0 = M02, atëherë baza e të gjithë sinjalit është B = M02M2

Një sinjal i tillë mund të shkurtohet si DSCH-FM. Numri i kanaleve të frekuencës në një sinjal DFS-FM është M0M. Nëse sinjali DF (shih Figurën 4) dhe sinjali FM-FM kanë baza të barabarta, atëherë ata kanë të njëjtin numër kanalesh frekuence. Prandaj, sinjali DFS-FM nuk ka ndonjë avantazh të veçantë mbi sinjalin DF. Por parimet e ndërtimit të një sinjali FM mund të jenë të dobishme kur ndërtohen sisteme të mëdha të sinjaleve FM. Kështu, sinjalet me brez të gjerë më premtues për sistemet e komunikimit janë sinjalet FM, DC dhe DFS-FM.

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 4 - Sinjali i frekuencës diskrete dhe plani kohë-frekuencë

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 5 - Sinjali i përbërë i frekuencës diskrete me çelësin e zhvendosjes së fazës DFS-FM dhe planin kohë-frekuencë.

Parimet e filtrimit optimal. Filtri optimal ShPS

Pritja dhe përpunimi i sinjaleve nga pajisje të ndryshme radio, si rregull, kryhet në një sfond të ndërhyrjeve pak a shumë intensive. Zgjedhja e sistemit të pajisjes varet nga cila nga detyrat e mëposhtme duhet të zgjidhet:

1 . Zbulimi i sinjalit, kur ju duhet vetëm të përgjigjeni nëse dridhja e marrë përmban një sinjal të dobishëm apo është formuar vetëm nga zhurma.

2. Vlerësimi i parametrave kur është e nevojshme të përcaktohet me saktësinë më të madhe vlera e një ose më shumë parametrave të sinjalit të dobishëm (amplitudë, frekuencë, pozicion kohor etj.). Për teorinë e qarqeve dhe sinjaleve të radios, interesi më i madh është studimi i mundësive të zvogëlimit të efekteve të dëmshme të interferencës për një sinjal të caktuar dhe një ndërhyrje të caktuar duke zgjedhur saktë funksionin e transferimit të marrësit. Prandaj, në të ardhmen do të përcaktohen karakteristikat e marrësve që përputhen në mënyrë optimale me sinjalin dhe interferencën. Në varësi të cilës prej problemeve të mësipërme po zgjidhet, kriteret për optimalitetin e një filtri për një sinjal të caktuar në prani të ndërhyrjes me karakteristikat e dhëna statistikore mund të jenë të ndryshme. Për problemin e zbulimit të një sinjali në zhurmë, kriteri më i përdorur është raporti maksimal sinjal-zhurmë në daljen e filtrit.

Kërkesat për një filtër që maksimizon raportin sinjal-zhurmë janë formuluar si më poshtë. Një përzierje shtesë e sinjalit S(t) dhe zhurmës n(t) furnizohet në hyrjen e një rrjeti linear me dy porta me parametra konstante dhe funksion transferimi (Figura 6).

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 6

Sinjali është plotësisht i njohur, që do të thotë se është specifikuar forma dhe pozicioni i tij në boshtin e kohës. Zhurma është një proces probabilistik me karakteristika të dhëna statistikore. Kërkohet të sintetizohet një filtër që siguron që në dalje të merret raporti më i lartë i mundshëm i vlerës së pikut të sinjalit ndaj vlerës mesatare katrore të zhurmës, me fjalë të tjera, për të përcaktuar funksionin e transferimit. Në këtë rast, nuk ka asnjë kusht për të ruajtur formën e sinjalit në daljen e filtrit, pasi forma nuk ka rëndësi për ta zbuluar atë në zhurmë.

Le të paraqesim rezultatet e zgjidhjes së problemit për ndërhyrje "standarde" siç është zhurma e bardhë. Le të kujtojmë se zhurma e bardhë është një proces i rastësishëm me një shpërndarje uniforme të energjisë në të gjithë spektrin e frekuencës, d.m.th. W(у) = W0 = konst, dhe 0<щ

Këtu A është një koeficient konstant arbitrar, një funksion i ndërlikuar me funksionin spektral të sinjalit.

Nga lidhja (10) pasojnë dy kushte për karakteristikat e frekuencës së fazës (PFC) dhe frekuencës amplitudë (AFC) të filtrit të përputhur:

1) K(s)=AS(s) (11)

ato. moduli i funksionit të transferimit, deri në një koeficient konstant A, përkon me spektrin e amplitudës së sinjalit dhe

2) цk=-[цs(ш)+шt0] (12)

цs(ш) - spektri fazor i sinjalit.

Kuptimi fizik i shprehjeve të marra për përgjigjen e frekuencës (11) dhe përgjigjen fazore (12) të filtrit optimal është i qartë nga konsideratat e mëposhtme. Kur lidhja (11) është e kënaqur, energjia e zhurmës, e cila zë një brez të pafund frekuence në hyrjen e filtrit, zbutet në dalje shumë më fort se energjia e një sinjali që ka të njëjtën gjerësi spektrale si gjerësia e brezit të marrësit.

Termi i parë në shprehjen për përgjigjen fazore -ts(φ) kompenson karakteristikën fazore të sinjalit hyrës cis(φ); si rezultat i kalimit nëpër filtër në kohën t0, të gjitha harmonikët e sinjalit mblidhen në fazë , duke formuar një kulm në sinjalin e daljes. Në të njëjtën kohë, kjo çon në një ndryshim në formën e sinjalit në daljen e filtrit. Termi i dytë ut0 nënkupton vonesën e të gjithë komponentëve të sinjalit për të njëjtën kohë t0>Tc, ku Tc është kohëzgjatja e sinjalit. Fizikisht, kjo do të thotë që për të shfrytëzuar plotësisht energjinë e sinjalit hyrës, vonesa e përgjigjes së filtrit duhet të jetë jo më pak se kohëzgjatja e sinjalit.

Përdorimi i shprehjes (10) zvogëlon problemin e sintetizimit të një filtri të përshtatur në problemin e ndërtimit të një qarku elektrik duke përdorur një koeficient të njohur transmetimi.

Një mënyrë tjetër është të përcaktohet reagimi i impulsit të qarkut, dhe më pas të hartohet një rrjet me katër terminale me një përgjigje të tillë.

Sipas përkufizimit, përgjigja e impulsit të një qarku g(t) është sinjali në daljen e tij në përgjigje të një ndikimi në formën e një funksioni g, d.m.th. me dendësi spektrale uniforme për të gjitha frekuencat. Në këtë rast, dendësia spektrale e sinjalit në dalje dhe lloji i sinjalit në dalje, sipas transformimit Fourier dhe duke marrë parasysh relacionin (10),

Përgjigja e impulsit të filtrit optimal, d.m.th. Përgjigja ndaj pulsit d është pra një imazh pasqyrë i sinjalit me të cilin përputhet ky filtër. Boshti i simetrisë kalon nëpër pikën t0/2 në boshtin e abshisave (Figura 7).

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 7

Forma e valës së daljes së një filtri optimal mund të përcaktohet duke përdorur relacionin e përgjithshëm

Sipas përkufizimit, sinjali në daljen e filtrit optimal është

ku Bs(t-t0) është funksioni i autokorrelacionit të sinjalit (ACF).

Pra, sinjali në daljen e filtrit të përputhur, deri në një koeficient konstant A, përkon me funksionin e autokorrelacionit të sinjalit hyrës. Raporti sinjal-zhurmë në dalje është masa kryesore e efektivitetit të filtrit optimal (OF). Ne paraqesim vetëm rezultatin e llogaritjeve, sipas të cilave

ku është vlera rrënja mesatare katrore e zhurmës në daljen e filtrit, vlera maksimale e sinjalit të daljes;

E është energjia e sinjalit në hyrjen e filtrit;

W0 është densiteti spektral i fuqisë së zhurmës së bardhë.

Shprehja (16), e cila na lejon të përcaktojmë efikasitetin e filtrit të përputhur, tregon se me zhurmën e bardhë, raporti sinjal-zhurmë në daljen e tij varet vetëm nga energjia e sinjalit dhe spektri energjetik i zhurmës W0. Në rastin e ShPS:

E = energjia e sinjalit NE0, E0 - energjia e një parcele elementare, N - numri i parcelave në sinjal, c - raporti sinjal/zhurmë në hyrjen OF.

Nga shprehjet (15.17) rrjedh: së pari, OF rrit raportin sinjal-zhurmë në terma të fuqisë dalëse me N herë, dhe së dyti, një nga implementimet e mundshme të filtrit optimal është një korrelator ose një program që llogarit ACF e sinjalit.

Sinjalet me kyçe të zhvendosjes së fazës

Kyçja e zhvendosjes së fazës përdoret shpesh si modulim brenda sinjalit. Sinjalet me kyçe të zhvendosjes së fazës (PM) janë një sekuencë pulsesh radio me amplitudë të barabartë, fazat fillestare të të cilave ndryshojnë sipas një ligji të caktuar. Në shumicën e rasteve, sinjali FM përbëhet nga pulse radio me dy vlera fillestare të fazës: 0 dhe.

Figura 8a tregon një shembull të një sinjali FM të përbërë nga 7 pulse radio. Figura 8b tregon zarfin (në kompleksin e rastit të përgjithshëm) të të njëjtit sinjal. Në shembullin në shqyrtim, zarfi është një sekuencë pulsesh video pozitive dhe negative të një forme drejtkëndore. Ky supozim rreth drejtkëndëshit të pulseve që formojnë sinjalin FM është i vlefshëm për studimet teorike. Megjithatë, kur sinjalet FM gjenerohen dhe transmetohen përmes kanaleve të komunikimit me një gjerësi bande të kufizuar, pulset shtrembërohen dhe sinjali FM pushon së qeni po aq ideal sa në figurën 8a. Zarfi karakterizon plotësisht sinjalin FM. Prandaj, kjo punë shqyrton vetitë e mbështjellësit të sinjalit PM.

Një impuls drejtkëndor u(t) me amplitudë njësi dhe kohëzgjatje 0, i cili përbën bazën e FM, shkruhet si u (t) = 1 në 0 t 0.

Një zarf i përbërë nga pulse video N njësi mund të përfaqësohet si:

U(t) = një u

ku amplituda an merr vlerat +1 ose -1. Kohëzgjatja totale e sinjalit PM është T = N0.

Sekuenca e simboleve (amplitudat e pulsit) A = (a1, a2 ... një ...aN) quhet sekuencë kodi. Emërtimet e mëposhtme ekuivalente të sekuencave të kodit janë të mundshme:

A =(111-1-11-1) = (1110010) =(+ + + - - + -), këtu N = 7.

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 8 - Sinjali FM, zarfi i tij kompleks

Spektri i sinjaleve FM

Vetitë spektrale të sinjaleve PM përcaktohen nga spektri i pulsit u(t) dhe sekuenca e kodit A. Spektri i pulsit video drejtkëndor S():

S() = 0 exp (- i0/2)

Spektri i një sinjali drejtkëndor përbëhet nga tre faktorë. E para - e barabartë me φ0 është zona e pulsit 1φ0. Faktori i dytë sin(0/2)/(0/2) në formën e një funksioni referencë sin(x)/x karakterizon shpërndarjen e frekuencës së spektrit. Faktori i tretë është pasojë e zhvendosjes së qendrës së pulsit në raport me origjinën me gjysmën e kohëzgjatjes së pulsit 0/2.

Spektri i sinjalit PM G(), më saktë spektri i mbështjelljes, duke marrë parasysh teoremën e zhvendosjes, ka formën e mëposhtme:

G() = S() një exp [-i(n-1)0]

Shuma në anën e djathtë është spektri i sekuencës së kodit A dhe më tej shënohet me H(). Kështu që,

u(t) S(), A H(), U(t) G(),

Përfaqësimi i spektrit të një sinjali FM si produkt është i përshtatshëm në atë që së pari mund të gjeni spektrat S() dhe H() veç e veç, dhe më pas, duke i shumëzuar ato, merrni spektrin e sinjalit FM. Vetitë e spektrit të një impulsi drejtkëndor janë të njohura: ai ka një strukturë lobe me zero në pikat /, 2/, etj. Spektri i amplitudës së sekuencës së kodit, mesatarisht, i afrohet spektrit të zhurmës së bardhë dhe karakterizohet nga luhatje të konsiderueshme rreth mesatares, e barabartë me

Spektri fazor i sekuencës së kodit karakterizohet gjithashtu nga ashpërsi e konsiderueshme.

Funksioni i autokorrelacionit (ACF).

ACF e sinjaleve FM ka formën tipike për të gjitha llojet e NPS. ACF i normalizuar përbëhet nga një lloj qendror (kryesor) me amplitudë 1, i vendosur në maksimumin e intervalit (-,) dhe anës (sfondit) të shpërndarë në intervalin (-,) dhe (,).

Amplituda e llojeve anësore marrin vlera të ndryshme, por për sinjalet me korrelacion “të mirë” janë të vogla, d.m.th. dukshëm më pak se amplituda e majës qendrore. Raporti i amplitudës së pikut qendror (në këtë rast 1) ndaj amplitudës maksimale të maksimumeve anësore quhet koeficienti i shtypjes K. Për NPS arbitrare me bazë B

Për FM ShPS K1. Një shembull i ACF të NPS është dhënë në figurën 9. Vlera e K varet ndjeshëm nga lloji i sekuencës së kodit A. Me zgjedhjen e saktë të ligjit të formimit A, është e mundur të arrihet shtypja maksimale, dhe në disa raste , barazia e amplitudave të të gjitha maksimumeve anësore.

Sinjalet Barker

Sekuenca e kodit të sinjalit Barker përbëhet nga 1 simbole dhe karakterizohet nga një ACF e normalizuar e formës:

ku l = 0, 1, ... (N-1)/2.

Shenja në rreshtin e fundit varet nga vlera e N. Figura 8-9 tregojnë sinjalin FM, mbështjellësin e tij kompleks dhe ACF-në e kodit Barker shtatëshifror.

Nga (18) rrjedh se një nga veçoritë e sinjalit Barker është barazia e amplitudave të të gjitha maksimumeve anësore (N-1) të ACF, dhe të gjitha ato kanë nivelin minimal të mundshëm që nuk kalon 1/N. Tabela 1 tregon sekuencat e njohura të kodit Barker dhe nivelet e tyre të llojeve ACF anësore. Sekuencat e kodit me vetitë (18) nuk u gjetën për N 13.

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 9 - ACF e kodit shtatëshifror Barker

Tabela 1 Sekuencat e kodit Barker

	Sekuenca e kodit	Niveli i lobit anësor



	1 1 1 -1 -1 1 -1
	1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 1
	1 1 1 1 1 -1 -1 1 1 -1 1 -1 1

Formimi dhe përpunimi i sinjaleve Barker. Formimi i sinjaleve Barker mund të kryhet në disa mënyra, ashtu si një sinjal arbitrar PM. Meqenëse sinjalet e Barker ishin PNS-të e para dhe me ACF-në më të mirë, ne do të shqyrtojmë shkurtimisht një nga mënyrat e mundshme të gjenerimit dhe përpunimit të sinjaleve Barker.

Figura 10 tregon një gjenerator sinjali Barker me N=7. Gjeneratori i pulsit të orës (CPG) gjeneron pulse të ngushta drejtkëndëshe të orës, periudha e përsëritjes së të cilave është e barabartë me kohëzgjatjen e sinjalit Barker T=7f0, dhe f0 është kohëzgjatja e një impulsi të vetëm (njësi) drejtkëndor. Gjeneratori i pulsit të orës nis një gjenerator të vetëm pulsi (SPG), i cili nga ana e tij gjeneron pulse të vetme drejtkëndëshe me kohëzgjatje φ0 dhe periudhë T. Impulset e vetme drejtkëndore futen në hyrjen e një linje vonese me shumë trokitje (MLD), e cila ka N- 1=6 seksione me trokitje në intervale kohore , të barabarta me f0. Numri i goditjeve, duke përfshirë fillimin e rreshtit, është 7. Meqenëse sekuenca e kodit Barker me N = 7 ka formën 111-1 -11 -1, pastaj pulson nga trokitja e parë, e dytë, e tretë dhe e gjashtë (duke numëruar nga fillimi i rreshtit) merren drejtpërdrejt në grumbulluesin e hyrjes (+) dhe pulset nga trokitja e katërt, e pestë dhe e shtatë mbërrijnë në hyrjen e grumbulluesit përmes invertorëve (IN), të cilët shndërrojnë impulset e vetme pozitive në ato negative, d.m.th. , e ndryshojnë fazën me p. Prandaj, invertorët quhen edhe ndërruesit e fazës. Në daljen e grumbulluesit ka një sinjal video Barker (Figura 8b), i cili më pas futet në një hyrje të modulatorit të balancuar (BM), hyrja tjetër e të cilit furnizohet me një luhatje të frekuencës radio në frekuencën bartëse, të krijuar nga një gjenerator i frekuencës bartëse (LFO). Modulatori i balancuar kryen kyçjen e zhvendosjes së fazës së lëkundjes së radiofrekuencës së LFO në përputhje me sekuencën e kodit Barker: një impuls video me amplitudë 1 korrespondon me një puls radio me fazë 0, dhe një impuls video me amplitudë -1 korrespondon me një radio puls me fazë p. Kështu, në daljen e modulatorit të balancuar ekziston një sinjal i radiofrekuencës Barker (Figura 8a).

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 10 - Gjeneratori i sinjalit Barker me N = 7

Përpunimi optimal i sinjaleve Barker, si dhe NPS-ve të tjera, kryhet ose duke përdorur filtra të përputhur ose duke përdorur korrelatorë. Ka disa mënyra të mundshme për të ndërtuar filtra dhe korrelatorë të përputhur, të ndryshëm nga njëri-tjetri në zbatimin teknik, por duke siguruar të njëjtin raport maksimal sinjal-zhurmë në dalje. Figura 11 tregon një diagram të një filtri të përputhur për një sinjal Barker me N = 7. Nga dalja e amplifikatorit të frekuencës së ndërmjetme të marrësit, sinjali futet në një filtër të vetëm impuls të përputhur (SPFI), i cili përpunon në mënyrë optimale (filtrat) një radio impuls i vetëm drejtkëndor me një frekuencë qendrore të barabartë me frekuencën e ndërmjetme të marrësit. Në daljen e SFOI, pulsi i radios ka një zarf trekëndor. Impulset e radios trekëndore me një kohëzgjatje bazë prej 2 f0 furnizohen me MLZ, i cili ka 6 seksione dhe 7 trokitje (përfshirë fillimin e linjës). Trokitjet vijojnë përmes f0. Meqenëse përgjigja e impulsit të filtrit të përputhur është e njëjtë me sinjalin e pasqyruar, përgjigja e koduar e impulsit të filtrit për sinjalin Barker me N=7 duhet të vendoset në përputhje me sekuencën -11-1-1111. Prandaj, pulset e radios nga rubinetat e dytë, të pestë, të gjashtë dhe të shtatë të MLZ hyjnë drejtpërdrejt në grumbullues (+), dhe pulset e radios nga trokitje e parë, e tretë dhe e katërt - përmes invertorëve (IN), të cilët ndryshojnë fazën në p. Në daljen e grumbulluesit ka një ACF të sinjalit Barker, zarfi i të cilit tregohet në Figurën 9.

Postuar ne http://www.allbest.ru//

Figura 11 - Filtri i sinjalit Barker i përshtatur me N = 7

M - sekuenca

Midis sinjaleve me çelës me zhvendosje fazore, sinjalet sekuencat e kodit të të cilëve janë sekuenca me gjatësi maksimale ose sekuenca M janë të një rëndësie të veçantë.

M-sekuencat i përkasin kategorisë së sekuencave binare lineare të përsëritura dhe përfaqësojnë një grup N simbolesh binare që përsëriten periodikisht. Për më tepër, çdo simbol aktual dj formohet si rezultat i shtimit të modulit 2 të një numri të caktuar m të simboleve të mëparshme, disa prej të cilave shumëzohen me 1 dhe të tjerët me 0.

Për karakterin e j-të kemi:

d j = a i d j - i = a 1 d j -1 . . . a m d j -m(4)

Ku a1…am janë numrat 0 ose 1.

Teknikisht, gjeneratori i sekuencës M është ndërtuar në formën e një regjistri (flip-flops të lidhur në seri) me trokitje, një qark feedback dhe një grumbullues modul 2. Një shembull i një gjeneratori të tillë është paraqitur në figurën 12. Shumëzimi me a1 ... jam në (4) thjesht do të thotë tërheqje e pranisë ose mungesës, d.m.th. lidhja e këmbëzës (bitit të regjistrit) përkatës me grumbulluesin. Në një regjistër m-bit, periudha maksimale është: Nm - 1. Vlera m quhet memorie sekuence. Nëse rubinetat zgjidhen në mënyrë arbitrare, atëherë një sekuencë e gjatësisë maksimale nuk do të vërehet gjithmonë në daljen e gjeneratorit. Rregulli për zgjedhjen e çezmave, i cili bën të mundur marrjen e një sekuence me një periudhë Nm-1, përfshin gjetjen e polinomeve primitive të pakalueshme të shkallës m me koeficientë të barabartë me 0 dhe 1. Koeficientët jozero në polinome përcaktojnë numrin e trokitjes. në regjistër.

Pra, kur m=6 ka 3 polinome primitive:

a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0

p1 (x) = x 6 + x + 1 1 0 0 0 0 1 1

p2 (x) = x 6 + x 5 + x 2 + x + 1 1 1 0 0 1 1 1

p3 (x) = x 6 + x 5 + x 3 + x 2 + 1 1 1 0 1 1 0 1

Figura 12 tregon opsionin e parë.

Figura 12 - Gjenerator i sekuencës M me periodë N = 26 - 1 = 63

Karakteristikat e funksionit të autokorrelacionit të sekuencës M. Funksioni i normalizuar i autokorrelacionit (ACF) është me interes më të madh. Ekzistojnë dy raste të marrjes së një funksioni të tillë: në modalitetin periodik (PAKF) dhe aperiodik. ACF periodike ka një kulm kryesor të barabartë me unitetin dhe një numër emetimesh anësore, amplituda e të cilave është 1/N. Ndërsa N rritet, PACF afrohet ideale, kur majat anësore bëhen paksa të vogla në krahasim me atë kryesore.

Majat anësore të ACF në modalitetin aperiodik janë dukshëm më të mëdha se majat anësore të PACF. Vlera RMS e majave anësore (e llogaritur përmes variancës) është

Sekuenca M të cunguara

Duke e ndarë sekuencën M (periudha e plotë N) në segmente me kohëzgjatje Nс, është e mundur të merret një numër i madh NPS, duke e konsideruar secilin prej segmenteve si një sinjal të pavarur. Nëse segmentet nuk mbivendosen, atëherë numri i tyre është n = N/(Nc-1). Në këtë mënyrë, mund të fitohet një numër i madh sekuencash pseudo të rastësishme. Vetitë e autokorrelacionit të sekuencave të tilla janë shumë më të këqija se ato të një sekuence M me të njëjtën kohëzgjatje dhe varen nga Nc. Është vërtetuar se 90% e segmenteve kanë ub 3 /, dhe 50% kanë 2 /.

sekuenca e filtrit të frekuencës së sinjalit

Letërsia

1. Sinjalet e ngjashme me zhurmën në sistemet e transmetimit të informacionit. Ed. V.B. Pestryakov. - M., “Sov. radio”, 1973, -424c.

2. Yu.S. Lezin. Hyrje në teorinë e sistemeve inxhinierike radio. - M.: Radio dhe komunikim, 1985, -384c.

3. L.E. Varakin. Sistemet e komunikimit me sinjale të ngjashme me zhurmën. - M.: Radio dhe komunikim, 1985, -384c.

Postuar në Allbest.ru

...

Dokumente të ngjashme

Reagimi impuls i filtrit optimal. Reagimi i filtrit optimal ndaj sinjalit të marrë. Kompresimi në kohë i sinjalit. Përgjigja e frekuencës së filtrit optimal. Ekuivalenca e karakteristikave të zbulimit në korrelacionin dhe përpunimin e filtrit.

abstrakt, shtuar 21.01.2009

Një algoritëm për llogaritjen e një filtri në domenet e kohës dhe frekuencës duke përdorur transformimin diskrete të Furierit të shpejtë (FFT) dhe transformimin e shpejtë të anasjelltë të Furierit (IFFT). Llogaritja e sinjalit të daljes dhe fuqia e natyrshme e zhurmës së filtrit të sintetizuar.

puna e kursit, shtuar 26.12.2011

Parimet e kodimit burimor gjatë transmetimit të mesazheve diskrete. Procesi i vendimmarrjes nga marrësi kur merr një sinjal. Llogaritja e një filtri të përputhur. Ndërtimi i kodit rezistent ndaj zhurmës. Dekodimi i një sekuence që përmban një gabim të dyfishtë.

puna e kursit, shtuar 18.10.2014

Zhvillimi i një modeli të një sistemi të transmetimit diskret të mesazheve. Parimet e kodimit burimor gjatë transmetimit të informacionit. Llogaritja e probabiliteteve të simboleve binare; entropia dhe teprica e kodit. Reagimi impuls dhe frekuencë komplekse i një filtri të përputhur.

puna e kursit, shtuar 27.03.2016

Qëllimi dhe karakteristikat e sistemeve të komunikimit me brez të gjerë. Bazat e përdorimit të sinjaleve të ngjashme me zhurmën. Sistemet e sekuencave pseudo të rastësishme. Bllok diagramet e gjeneratorëve të sekuencës së kodit linear. Gjeneroni kode me shpejtësi të lartë.

puna e kursit, shtuar 05/04/2015

Sistemet diskrete të komunikimit. Modulimi i kodit të pulsit diferencial. Kuantizimi i nivelit dhe kodimi i sinjalit. Imuniteti ndaj zhurmës i sistemeve të komunikimit me modulim të kodit të pulsit. Shpejtësia e biteve dixhitale. Sinjali i pulsit në hyrjen e integratorit.

abstrakt, shtuar 03/12/2011

Gjetja e funksionit të korrelacionit të sinjalit hyrës. Analiza spektrale dhe frekuenca e sinjalit të hyrjes, karakteristikat amplitudë-frekuencë dhe frekuencë fazore. Përgjigja kalimtare dhe impulsive e qarkut. Përcaktimi i densitetit spektral të sinjalit të daljes.

puna e kursit, shtuar 27.04.2012

Funksionet kohore, karakteristikat e frekuencës dhe paraqitja spektrale e sinjalit. Frekuencat kufitare të spektrave të sinjalit. Përcaktimi i thellësisë së bitit të kodit. Intervali i kampionimit të sinjalit. Përcaktimi i sekuencës së kodit. Ndërtimi i funksionit të autokorrelacionit.

puna e kursit, shtuar 02/09/2013

Problemi i imunitetit të zhurmës së komunikimit, përdorimi i filtrave për ta zgjidhur atë. Vlera e kapacitetit dhe induktivitetit të një filtri linear, parametrat dhe karakteristikat e tij. Simulimi i filtrit dhe sinjaleve në mjedisin Electronics Workbench. Kalimi i një sinjali përmes një filtri.

puna e kursit, shtuar 20.12.2012

Llogaritja e transformimit Z të një sekuence diskrete të mostrave të sinjalit. Përkufizimi i konvolucionit diskret. Rendi i ndërtimit të një qarku filtri jo-rekurziv të cilit i korrespondon funksioni i sistemit. Mostrat e një sinjali diskret sipas parametrave të specifikuar.

Sinjalet me brez të ngushtë dhe me brez të gjerë

1.Sinjali me brez të ngushtë

Një sinjal quhet brez i ngushtë (NB) nëse gjerësia e spektrit të tij është dukshëm më e vogël se frekuenca mesatare (Fig. 1.1):

Oriz. 1.1

Përfaqësuesit tipikë të UPS janë sinjale radio të moduluara. UPS mund të përfshijë gjithashtu disa sinjale radio me bartësit e tyre, të cilët së bashku zënë një brez mjaft të ngushtë frekuencash.

Si përafrim i parë, për të analizuar kalimin e UPS-së përmes qarqeve radio-elektronike, një sinjal i tillë mund të përfaqësohet si harmonik në një frekuencë mesatare. Një përafrim më të mirë jepet nga paraqitja e UPS-së në formën e një lëkundjeje kuazi-harmonike, e cila ngadalë (krahasuar me) ndryshim i menjëhershëm i amplitudës dhe frekuencës. Në këtë rast, supozohet se në një kohë mjaft të shkurtër (më pak se ndryshimet në amplitudë dhe frekuencë), sinjali mund të konsiderohet harmonik.

Në përgjithësi, UPS mund të përfaqësohet si

ku dhe -ndryshon ngadalë funksionet e kohës.

Për lëkundjet klasike AM dhe FM, frekuenca mesatare përkon me frekuencën bartëse të sinjalit. Për një zgjedhje të qartë dhe optimalepërdoret aparati i transformimit Hilbert, sipas të cilit, për një UPS të caktuargjendet funksioni i konjuguar,përcaktuar si

Zarfi i përcaktuar në këtë mënyrë përkon me sinjalinnë pikat kohore ku, ato. kanë tangjente të përbashkëta, dhe në pikat e tangjences funksioninafër maksimaleve (Fig. 1.2):

Oriz. 1.2

Për një sinjal sifunksioni i konjuguar Hilbert është i barabartë me dhe për.

Në bazë të këtyre marrëdhënieve për një sinjal harmonikzarfi dhe frekuenca janë përkatësisht të barabarta:

siç pritej. Nëse zgjidhni frekuencën mesatare në mënyrë arbitrare, atëherë edhe për një sinjal harmonik mund të merrni një zarf mjaft kompleks që nuk korrespondon me realitetin.

Le të shqyrtojmë, si shembull, një UPS që përbëhet nga shuma e komponentëve harmonikë:

Për një sinjal të tillë

Pas transformimeve, mund të marrim shprehjen e mëposhtme për frekuencën e menjëhershme

Për një sinjal me dy frekuenca (N=2) kemi

Kështu, shuma e dy frekuencave të ndara afër () sinjalet mund të shkruhen në formën e një lëkundjeje kuazi-harmonike:

Fig. 1.3 ilustron një formë të përafërt të një sinjali të përbërë nga dy sinjale harmonike me amplituda të barabarta (= = ).

Oriz. 1.3

Më poshtë në Fig. 1.4 dhe Fig. 1.5 tregojnë grafikët e normalizuar të një periudhe të mbështjelljes dhe frekuencës së menjëhershme: sinjali biharmonik për, 0.5 dhe 0.1.

Fig.1.4

Ndërsa amplituda e njërit prej sinjaleve zvogëlohet, frekuenca e menjëhershme (Fig. 5) ndryshon vazhdimisht edhe në të ulët k frekuenca mesatare është afër frekuencës së sinjalit më të madh. Nga grafikët në Fig. 3, fig. 4, fig. 5 tregon se kur dy sinjale me amplituda të barabarta bashkëveprojnë, mbështjellja e amplitudës ndryshon nga dyfishi i amplitudës së secilit në zero. Për më tepër, në zero të fazës së zarfit ndryshon papritur në , që zyrtarisht nënkupton kalimin përmes pafundësisë (hendekut) të frekuencës së menjëhershme, dhe pjesën tjetër të kohës

Ndërsa amplituda e njërit prej sinjaleve zvogëlohet, frekuenca e menjëhershme (Fig. 1.5) ndryshon vazhdimisht edhe në nivele të ulëta k frekuenca mesatare është afër frekuencës së sinjalit më të madh.

Oriz. 1.5

Për k të vogla zarfi mund të paraqitet në formë të përafërt

nga e cila mund të shihet se mbështjellja në këtë rast varet linearisht nga amplituda e sinjalit të vogël në një amplitudë konstante të atij të madh. Nëse sinjali i vogël nga ana e tij është kuazi-harmonik

ato.

Kështu, zarfi që rezulton përmban informacion linear në lidhje me ndryshimet në amplituda dhe fazën e një sinjali të vogël, gjë që bën të mundur izolimin e këtij informacioni në marrës pa shtrembërime jolineare.

2 . Sinjali me brez të gjerë

Përkufizimi i ShPS. Aplikimi i ShPS në sistemet e komunikimit

Sinjalet me brez të gjerë (të ndërlikuar, të ngjashëm me zhurmën) (WBS) janë ato sinjale për të cilat produktet e gjerësisë së spektrit aktiv F për kohëzgjatje T shumë më tepër se një. Ky produkt quhet baza e sinjalit B. Për ShPS

B = FT >>1 (1)

Broadbandsinjalet nganjëherë quhen sinjale komplekse në kontrast me sinjalet e thjeshta(p.sh. drejtkëndëshe, trekëndore, etj.) me B=1. Meqenëse sinjalet me kohëzgjatje të kufizuar kanë një spektër të pakufizuar, përdoren metoda dhe teknika të ndryshme për të përcaktuar gjerësinë e spektrit.

Në sistemet e komunikimit me rrjete me brez të gjerë, gjerësia e spektrit të sinjalit të emetuar është F gjithmonë shumë më e madhe se gjerësia e spektrit të informacionit mesazhe.

ShPS përdoren në sistemet e komunikimit me brez të gjerë (BCS) sepse:

siguroni imunitet të lartë ndaj zhurmës ndaj komunikimeve;
ju lejon të luftoni me sukses përhapjen me shumë rrugë të valëve të radios duke ndarë rrezet;
lejojnë funksionimin e njëkohshëm të shumë abonentëve në një brez të përbashkët frekuencash;
ju lejon të krijoni sisteme komunikimi me sekret të shtuar;
ofrojnë përdorim më të mirë të spektrit të frekuencës në një zonë të kufizuar në krahasim me sistemet e komunikimit me brez të ngushtë.
1. Imuniteti ndaj zhurmës i ShPSS

Përcaktohet nga lidhja e mirënjohur që lidhet me raportin sinjal-ndërhyrje në daljen e marrësit. q 2 me raportin sinjal-zhurmë në hyrjen e marrësit ρ 2 :

q 2 = 2Вρ 2 (2)

ku ρ 2 = R s / R p (R s , R p - Fuqia dhe interferenca e ShPS);

B - Baza e ShPS.

Sasia q 2 mund të merret sipas kërkesave të sistemit (10...30 dB) edhe nëse ρ 2 <<1. Для этого достаточно выбрать ШПС с необходимой базой В , kënaqshëm (2). Siç mund të shihet nga lidhja (2), marrja e NPS nga një filtër ose korrelator i përshtatur shoqërohet me përforcim të sinjalit (ose shtypje të zhurmës) me 2Vnjë herë. Kjo është arsyeja pse vlera

K ShPS = q 2 /ρ 2 (3)

quhet fitimi i përpunimit të ShPS-së ose thjesht fitimi i përpunimit. Nga (2), (3) rrjedh se rritja e përpunimit të K ShPS = 2V. NË Karakterizohet pranimi i informacionit nga ShPSSraporti sinjal-ndërhyrje h 2 = q 2 /2, d.m.th.

h 2 = Bρ 2 (4)

T Kështu, një nga qëllimet kryesore të sistemeve të komunikimit me sistemet e komunikimit me brez të gjerë është të sigurojë marrjen e besueshme të informacionit nën ndikimin e ndërhyrjeve të fuqishme, kur raporti sinjal-zhurmë në hyrjen e marrësit është ρ. 2 mund të jetë shumë më pak se një.Duhet të theksohet edhe një herë se marrëdhëniet e mësipërme janë rreptësisht të vlefshme për ndërhyrje në formën e një procesi të rastësishëm Gaussian me një densitet uniform të fuqisë spektrale (zhurmë "e bardhë").

Llojet kryesore të ShPS

Ekzistojnë një numër i madh i SHPS-ve të ndryshme, të cilat ndahen në llojet e mëposhtme:

sinjale të moduluara me frekuencë (FM);
sinjale me shumë frekuencë (MF);
sinjale me tastë me ndërrim fazor (PM) (sinjale me modulim të fazës së kodit - sinjale QPSK);
sinjale me frekuencë diskrete (DF) (sinjale me modulim të frekuencës së kodit - sinjale FFM, sinjale me çelës me zhvendosje të frekuencës (FM));
frekuencë diskrete e përbërë (DCF) (sinjale të përbëra me modulim të frekuencës së kodit - C sinjalet K H M).

Moduluar me frekuencë (FM)sinjalet janë sinjale të vazhdueshme, frekuenca e të cilave ndryshon sipas një ligji të caktuar. Në Fig. 2.1a, përshkruhet një sinjal FM, frekuenca e të cilit ndryshon sipas V -ligji në formë nga f 0 - F /2 deri në f 0 + F /2, ku f 0 - frekuenca qendrore bartëse e sinjalit, F - gjerësia e spektrit, nga ana tjetër, e barabartë me devijimin e frekuencës F = ∆ f d. Kohëzgjatja e sinjalit është T.

Aktiv oriz. 2.1b tregon frekuencën e kohës ( f, t) - aeroplan, në e cila përafërsisht tregon shpërndarjen e energjisë së sinjalit FM sipas frekuencës dhe kohës sipas hijes.

Baza e sinjalit FM sipas përkufizimit (1) është e barabartë me:

B = FT = ∆ f d T (5)

Me shumë frekuencë (MF)sinjalet (Fig. 2.2a) janë shuma N harmonikë u (t) ... u N (t), amplituda dhe fazat e të cilave përcaktohen në përputhje me ligjet e formimit të sinjalit. Aktivplani frekuencë-kohë (Fig. 2.2b), shpërndarja e energjisë së një elementi (harmonik) të sinjalit MF në frekuencë theksohet me hije fk . Të gjithë elementët (të gjitha harmonikët) mbulojnë plotësisht katrorin e zgjedhur me anë F dhe T. Baza e sinjalit B e barabartë me sipërfaqen e katrorit. Gjerësia e spektrit të elementit F 0 ≈1/T. Prandaj, baza e sinjalit MF

B = F / F 0 = N (6)

Oriz. 2.1 - Frekuenca e moduluar

a) kanë një faktor të keq të kreshtës (shih Fig. 2.2a);

b) për të marrë një bazë të madhe NË është e nevojshme të kemi një numër të madh kanalesh frekuencash N. Prandaj, sinjalet MF nuk konsiderohen më tej.

E kyçur me zhvendosjen e fazës (PM)sinjalet paraqesin një sekuencë pulsesh radio, fazat e të cilave ndryshojnë sipas një ligji të caktuar. Në mënyrë tipike, faza merr dy vlera (0 ose π). Në këtë rast, sinjali FM i radiofrekuencës korrespondon me një sinjal video FM (Fig. 2.3a), i përbërë nga impulse pozitive dhe negative. Nëse numri i pulseve N, atëherë kohëzgjatja e një pulsi është e barabartë me τ 0 = T/N, dhe gjerësia e spektrit të tij është afërsisht e barabartë me gjerësinë e spektrit të sinjalit F 0 = 1/τ 0 = N /T. Në planin kohë-frekuencë (Figura 3b)Hijezimi tregon shpërndarjen e energjisë së një elementi (pulsi) të sinjalit FM. Të gjithë elementët mbivendosen në katrorin e përzgjedhur me anët F dhe baza e sinjalit T. FM

B = FT = F /τ 0 = N , (7)

ato. B e barabartë me numrin e pulseve në sinjal.

Mundësia e përdorimit të sinjaleve FM si BPS me baza B = 10 4 ...10 6 kufizuar kryesisht nga pajisjet përpunuese. Kur përdorni filtra të përputhur në formën e pajisjeve SAW, është e mundur marrja optimale e sinjaleve FM me baza maksimale Vmax = 1000 ... 2000. Sinjalet FM të përpunuara nga filtra të tillë kanë spektra të gjerë (rreth 10 ... 20 MHz) dhe relativisht të shkurtër kohëzgjatja (60 ... 100 µs). Përpunimi i sinjaleve FM duke përdorur linjat e vonesës së frekuencës së videos gjatë transferimit të spektrit të sinjaleve në rajonin e frekuencës së videos bën të mundur marrjen e bazave B= 100 në F ≈1 MHz, T ≈ 100 µs.

Filtrat e përputhur të bazuar në pajisjet e lidhura me ngarkesë (CCD) janë shumë premtues. Sipas të dhënave të publikuara, duke përdorur filtra CCD të përputhur, është e mundur të përpunohen sinjalet PM me baza 10 2 ... 10 3 me kohëzgjatje sinjali 10-4 ... 10 -1 Me. Një korrelator dixhital në një CCD është i aftë të përpunojë sinjale deri në një bazë prej 4∙10 4 .

Fig 2.2 - Multi-frekuencasinjali dhe plani kohor-frekuencor

Fig 2.3 - Faza e kyçursinjali dhe plani kohor-frekuencor

Duhet të theksohet se është e këshillueshme që sinjalet PM të përpunohen me baza të mëdha duke përdorur korrelatorë (në një LSI ose në një CCD). Në këtë rast, B = 4∙10 4 duket ekstreme. Por kur përdorni korrelatorët, është e nevojshme para së gjithash të zgjidhet çështja e hyrjes së përshpejtuar në sinkronizëm.Meqenëse sinjalet FM bëjnë të mundur përdorimin e gjerë të metodave dhe teknikave dixhitale të gjenerimit dhe përpunimit, dhe është e mundur të zbatohen sinjale të tilla me baza relativisht të mëdha, atëherë y Sinjalet FM janë një nga llojet premtuese të brezit të gjerë.

Frekuenca diskrete (DF)sinjalet paraqesin një sekuencë pulsesh radio (Figura 4a), frekuencat bartëse të të cilave ndryshojnë sipas një ligji të caktuar. Le të jetë numri i pulseve në sinjalin DF M, kohëzgjatja e pulsit është T 0 =T/M, gjerësia e spektrit të tij F 0 =1/T 0 =M/T. Mbi çdo impuls (Figura 4a) tregohet frekuenca e tij bartëse. Në planin kohë-frekuencë (Figura 4b), katrorët në të cilët shpërndahet energjia e impulseve të sinjalit DF janë të hijezuara.

Siç mund të shihet nga Figura 4b, energjia e sinjalit DF shpërndahet në mënyrë të pabarabartë në planin kohë-frekuencë.Baza e të dhënave të sinjalit HF

B = FT =M F 0 MT 0 =M 2 F 0 T 0 = M 2 (8)

që nga baza e momentit F 0 T 0 = l . Nga (8) vijon avantazhi kryesor i sinjaleve DF: për të marrë bazën e nevojshme B numri i kanaleve M = , d.m.th., dukshëm më pak se për sinjalet MF. Ishte kjo rrethanë që çoi në vëmendjen ndaj sinjaleve të tilla dhe përdorimit të tyre në sistemet e komunikimit. Në të njëjtën kohë, për bazat e mëdha B = 10 4 ... 10 6 Nuk është praktike të përdoren vetëm sinjale DF, pasi numri i kanaleve të frekuencës është M = 10 2 ... 10 3 , e cila duket tepër e madhe.

Frekuenca diskrete e përbërë (DCF)Sinjalet janë sinjale HF në të cilat çdo impuls zëvendësohet nga një sinjal i ngjashëm me zhurmën. Në Fig. Figura 2.5a tregon një sinjal të frekuencës video FM, pjesë individuale të të cilit transmetohen në frekuenca të ndryshme bartëse. Numrat e frekuencës tregohen mbi sinjalin FM. Figura 2.5b tregon planin kohë-frekuencë, në të cilin shpërndarja e energjisë së sinjalit DFS theksohet me hije. Fig. 2.5b nuk ndryshon në strukturë nga Fig. 2.4b, por për Fig. 2.5b zona F 0 T 0 = N 0 -e barabartë me numrin e pulseve të sinjalit FM në një element të frekuencës së sinjalit DFS. Baza e sinjalit DFS

B = FT = M 2 F 0 T 0 = N 0 M 2 (9)

Numri i impulseve të sinjalit total të PM N = N 0 M

Oriz. 2.4 - Frekuencë diskretesinjali dhe plani kohor-frekuencor

Treguar në Fig. 2.5 Sinjali DFS përmban sinjale FM si elementë. Prandaj, ne do ta shkurtojmë këtë sinjal si një sinjal DFS-FM. Si elementë të sinjalit DFS, ne mund të marrim sinjale DFS. Nëse baza e elementit të sinjalit DF B = F 0 T 0 = M 0 2 pastaj baza e të gjithë sinjalit B = M 0 2 M 2

Fig 2.5 - Frekuencë diskrete e përbërëSinjali i çelësit të ndërrimit të fazës DFS-FM dhe plani i frekuencës së kohës.

Një sinjal i tillë mund të shkurtohet si DSCH-FM. Numri i kanaleve të frekuencës në sinjalin DFS-FM është M 0 M. Nëse sinjali DF (shih Figurën 2.4) dhe sinjali FM-FM kanë baza të barabarta, atëherë ata kanë të njëjtin numër kanalesh frekuence. Prandaj, sinjali DFS-FM nuk ka ndonjë avantazh të veçantë mbi sinjalin DF. Por parimet e ndërtimit të një sinjali FM mund të jenë të dobishme kur ndërtohen sisteme të mëdha të sinjaleve FM. Kështu, sinjalet me brez të gjerë më premtues për sistemet e komunikimit janë sinjalet FM, DC dhe DFS-FM.

U(t)

f 0 +F/2

f 0 -F/2

U 1 (t)

f 0 +F/2

f 0 -F/2

U N (t)

U(t)

f 0 +F/2

f 0 -F/2

∙ ∙ ∙

∙ ∙ ∙ N

τ 0

U(t)

f 0 +F/2

f 0 = f 3

f 0 -F/2

U(t)

f 0 +F/2

f 0 = f 3

f 0 -F/2

Sinjalet me brez të ngushtë dhe me brez të gjerë. Sinjalet me brez të gjerë

Vija e shikimit dhe parimi i rrjetit celular

Drejtueshmëria e antenës

Teknologjia e sinjalit me brez të gjerë (BTS)

Metoda e sekuencës së drejtpërdrejtë (DSSS)

Metoda e kërcimit të frekuencës (FHSS)

Shihni se çfarë janë "Sinjalet e brezit të gjerë" në fjalorë të tjerë:

Tutoring

Dërgoni punën tuaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin e mëposhtëm

Dokumente të ngjashme

Artikujt më të mirë mbi këtë temë