Ndarja kohore e kanaleve. Metoda e ndarjes së frekuencës

Tema numër 7

Parimet e ndërtimit të sistemeve të transmetimit shumëkanalësh

Tema e mësimit numër 2

Ndarja kohore e kanaleve

Pyetja e parë studimore

Ndarja kohore e kanaleve

Sistemet e transmetimit me shumë kanale me multipleksim të ndarjes së kohës (TDM) përdoren gjerësisht për transmetimin e informacionit analog dhe diskret.

Ndarja kohore e kanaleve është e mundur vetëm në rastin e modulimit të pulsit.

Me një cikël të madh pune, një interval i madh kohor mbetet midis pulseve të një kanali, në të cilin mund të vendosen impulset e kanaleve të tjera. Të gjitha kanalet zënë të njëjtin brez frekuencash, por lidhja përdoret në mënyrë alternative për të transmetuar periodikisht sinjalet e kanalit. Shkalla e përsëritjes së sinjaleve të kanalit zgjidhet sipas teoremës së Kotelnikov. Për të sinkronizuar funksionimin e çelsave të transmetuesit dhe marrësit, transmetohen impulse sinkronizuese ndihmëse, për të cilat janë caktuar një ose më shumë kanale. Me VRK përdoren lloje të ndryshme të modulimit të pulsit në kanale: FIM, PWM, PCM, DM etj. Për linjat e radios përdoret modulimi i dyfishtë: PCM-OFMn, FIM-FM etj.

Figura 7.2.1 tregon një bllok diagram të një sistemi shumëkanalësh (ISS) me multipleksim të ndarjes së kohës (TDM), ku tregohet:

M - modulator, PB - bllok i ndërmjetëm, GI - gjenerator pulsi, ST - numërues, DS - dekoder, GN - gjenerator bartës, PRD - transmetues, LS - linja komunikimi, IP - burimi i ndërhyrjes, PRM - marrës, D - detektor, VSI - sinkronizimi i ndarësit të pulsit, DHE - qarku i rastësisë.

Fig. 7.2.1. Blloku i një sistemi të ndarjes së kohës me shumë kanale

Blloqet TI, ST, DS formojnë një linjë shpërndarjeje RL, e cila përvijohet nga një vijë e ndërprerë me pika.

Pulsi i parë i GI shfaqet në prekjen e parë të DS, i dyti - në të dytën, etj., Impulsi i N-të - në të N-të (i fundit). Pulsi tjetër N + 1 do të shfaqet përsëri në hyrjen e parë të DS dhe më pas procesi përsëritet. Në çezmat e DS, formohen sekuenca periodike të pulseve, të zhvendosura në kohë në lidhje me njëri-tjetrin. Sekuenca e parë e pulseve futet në hyrjen e kontrollit të formësuesit të orës FSI, pjesa tjetër - në hyrjet e modulatorëve të kanalit M (faza e parë e modulimit). Hyrjet e tyre të dyta marrin sinjale informacioni të transmetuara, të cilat modulojnë pulset me frekuencë të lartë nga DS sipas një prej parametrave të tyre (amplitudë, kohëzgjatje, etj.).

Parimi i funksionimit të qarkut të paraqitur ilustrohet nga diagramet e kohës (Fig. 7.2.2 a-d) për rastin e AIM në modulatorët e kanalit Mi.

Fig. 7.2.2. Diagrami kohor i funksionimit të qarkut ISS me një VRK

Këta të fundit janë kampionë të bërë në qarqe kyçe ose multipleksorë. Le të shqyrtojmë së pari modulatorët AIM në çelësat, numri i të cilëve është N = 4. Për më tepër, kanali i parë është i rezervuar për pulsin e sinkronizimit, dhe tre të tjerët - për sinjalet e informacionit. Sinjali i sinkronizimit SS ndryshon nga pulset e informacionit në disa parametra, për shembull, kohëzgjatja ose amplituda. Pulsi i parë me GI (Fig. 7.2.2 e) hap çelësin e parë, duke formuar SS në daljen e tij, pulsin e dytë - çelësin e dytë dhe kalon pjesën përkatëse të sinjalit të kanalit të parë në daljen e tij, të tretin. pulsi - pjesë e sinjalit të kanalit të dytë dhe kështu me radhë deri në pulsin e katërt ... Impulsi i pestë përsëri formon SS, etj. Meqenëse daljet e të gjithë ndërprerësve janë të lidhur paralelisht, sinjali total (grupor) përbëhet nga impulse që nuk mbivendosen në kohë. Në këtë rast, kanalet thuhet se janë të ngjeshur në kohë. Më tej, sinjali i grupit (Fig. 7.2.2 e), pas amplifikimit në njësinë PB, hyn në fazën e dytë të modulimit M si modulues, pas së cilës përforcohet në njësinë PRD dhe kalon përmes linjës së komunikimit në anën marrëse.

Në praktikë, më shpesh përdoret jo AIM, por ICM, i cili përfshin gjithashtu AIM. Pjesa tjetër e operacioneve PCM (kuantizimi i nivelit, kodimi) duhet të kryhen në bllokun PB.

Në anën marrëse, sinjali nga linja hyn në marrës, ku filtrohet, përforcohet dhe më pas zbulohet në bllokun D (shih Fig. 12.5) për të marrë një sinjal grupi (shih Fig. 7.2.2 e). Nëse AIM përdoret në kanale, atëherë sinjali i grupit, pas amplifikimit në bllokun PB, shkon menjëherë në disa hyrje të të gjitha qarqeve të rastësisë DHE, në hyrjet e tjera të të cilave furnizohen pulset e sinjalit të sinkronizimit SS (Fig. 7.2.2 g) nga prodhimi i shpërndarësit RL. Funksionimi i kësaj të fundit është i njëjtë si në anën transmetuese, përveç se GI sinkronizohet nga pulset SI të nxjerra nga sinjali i grupit. Çdo qark koincidence AND hapet për një kohë të përcaktuar nga kohëzgjatja e pulsit të valvulës dhe kalon sinjalin e kanalit të tij në daljen e tij. Në qarqet I dhe VRK kryhet (Fig. 7.2.2 z-k). Në daljen e secilit qark të tillë ekziston një filtër me kalim të ulët, i cili kryen funksionet e fazës së dytë të demodulimit, duke shndërruar sinjalin PAM në një sinjal analog të transmetuar. Nëse sinjalet e kanalit janë dixhitale (me PCM), atëherë deshifrimi duhet të bëhet në bllokun PB të marrësit, duke e kthyer PCM në AIM. Pastaj sinjali i brezit bazë me PAM ndahet në mënyrën e përshkruar më sipër.

Qarqet e lavamanit AND veprojnë si filtra ose çelësa parametrikë të përkohshëm.

Me VRK, ka edhe ndërhyrje të ndërsjellë, e cila është për shkak të dy arsyeve: shtrembërimit linear dhe sinkronizimit të papërsosur. Në të vërtetë, kur spektri i pulseve është i kufizuar (shtrembërime lineare), frontet e tyre "shemben" dhe pulset e njërit kanal mbivendosen mbi pulset e tjetrit, nga i cili formohet zhurma kalimtare. Për të ulur nivelin e tyre, futen intervale mbrojtëse, që korrespondojnë me një përhapje të caktuar të spektrit të sinjalit.

Efikasiteti i përdorimit të spektrit të frekuencës me FDC është praktikisht (jo teorikisht) më i keq sesa me FDC: me një rritje të numrit të kanaleve, brezi i frekuencës rritet. Nga ana tjetër, me FDC nuk ka ndërhyrje me origjinë jolineare dhe pajisja është shumë më e thjeshtë, dhe faktori kreshtë i sinjalit është më i vogël se me FDC. Një avantazh i rëndësishëm i VRM është imuniteti i lartë i zhurmës i metodave të transmetimit pulsues (PCM, FIM, etj.).

Me VRM, është e lehtë të alokohen kanalet në anën marrëse pa asnjë kufizim të cilësisë së tyre. Pajisja ka një madhësi dhe peshë të vogël, e cila është për shkak të përdorimit të gjerë të qarqeve të integruara, elementëve të teknologjisë kompjuterike dixhitale, mikroprocesorëve.

Disavantazhi kryesor i RCS është nevoja për të siguruar sinkronizimin e anëve transmetuese dhe marrëse të sistemit të transmetimit.

Vini re se në TDM, sinjalet e kanaleve janë ortogonale me njëri-tjetrin, pasi ato nuk mbivendosen në kohë. Kjo do të thotë se gjatë transmetimit të tyre mund të përdoret edhe ndarja fazore e kanaleve (VFDK). Një shembull i kësaj mund të jetë transmetimi me një brez të vetëm të sinjaleve dixhitale, kyçja minimale e zhvendosjes së frekuencës, etj.

Leksioni 6 Metodat e ndarjes së kodit të kanaleve

(multipleksimi dhe aksesi i shumëfishtë); P parim dhe karakteristika kryesore CDMA ; përhapja e drejtpërdrejtë e spektrit; m nogochannel duke zgjeruar spektrin; zgjerimi i spektrit nga kërcimi i frekuencës; zgjerimi i spektrit nga kërcimi i frekuencës; Pprocedura për kalimin e të dhënave të të folurit në një stacion celular përpara se t'i dërgoni ato në transmetim; eh vullneti i sistemeve celulare duke përdorur teknologjinë CDMA.

6.1 Klasifikimi i sistemeve të transmetimit duke përdorur një burim të vetëm

Çdo sinjal zë një brez të caktuar frekuencash, ekziston për ca kohë, ka energji të kufizuar dhe përhapet në një zonë të caktuar të hapësirës. Në përputhje me këtë, dallohen katër lloje të burimeve të kanalit: frekuenca, koha, energjia dhe hapësinore.

Problemi i përdorimit efikas të burimit të një kanali të përbashkët është rënduar për shkak të nevojës për të siguruar komunikim në kushte të kërkesave të pabarabarta dhe të paparashikueshme të konsumatorëve me kalimin e kohës. Kur vendoset kjo problemet aplikojnë metoda të multipleksimit dhe aksesit të shumëfishtë. Konceptet e "multipleksimit" dhe "aksesit të shumëfishtë" janë të ngjashëm në atë që nënkuptojnë shpërndarjen e një burimi midis përdoruesve. Në të njëjtën kohë, ka dallime domethënëse midis tyre. Në multipleksimiburimi i kanalit të komunikimit ndahet nëpërmjetpajisje terminale të përgjithshme duke formuar e sinjal grupi S Σ (t). Në akses të shumëfishtë, S Σ (t) formuar si rezultatshtimi i sinjalevepërdoruesit drejtpërdrejt në kanal (Fig. 6 .1 ). Në këtë figurëIS - burimi i mesazhit, TX - transmetuesi, RX - marrësi, PS - marrësi i mesazhit). Qasja e shumëfishtë është tipike për kanalet satelitore, kanalet e radios, kanalet e komunikimit celular.

Figura 6.1 - Sistemi i transmetimit me akses të shumëfishtë

M ultipleximi bazohet në pajisje të zakonshme, a qasja e shumëfishtë (MD) përdor disa procedura (protokolle) të zbatuara nga softueri i ruajtur në memorien e secilit terminal. Fik unke 6. 2 tregon metodat e shumëfishimit.

Në shumicën e rasteve, përmultipleksimikanal, një sinjal i veçantë i quajtur kanal i ndahet burimit të mesazhit. Sinjalet e kanalit të moduluara nga mesazhi kombinohen për të formuar një sinjal të brezit bazë S gr (t) ... Nëse operacioni i bashkimit është linear, atëherë S gr (t) = S Σ (t) ... do të jetë një sinjal grupor linear. Zakonisht formohet nga përmbledhja lineare e sinjaleve të kanalit të moduluar.

Oriz unok 6.2 - Metodat e shumëfishimit

Në sistemet e të ashtuquajturit multipleksim i kombinuar, sinjali i brezit bazë gjenerohet me anë të një përpunimi të caktuar logjik (jolinear), si rezultat i të cilit secili element i sinjalit të gjeneruar shfaq informacion (kombinim simbolesh) nga të gjitha IC-të. . Një shembull klasik i një sistemi të tillë është sistemi i telegrafisë me frekuencë të dyfishtë. Katër frekuenca përdoren për të transmetuar katër kombinimet e simboleve të dy kanaleve: f 1 - 00, f 2 - 01, f 3 - 10, f 4 - 11.

Ndarës i sinjalit të grupit linear S Σ (t) është një grup qarqesh përzgjedhëse lineare, secila prej të cilave zgjedh vetëm sinjalin e vet të kanalit dhe, në mënyrë ideale, nuk reagon fare ndaj sinjaleve të kanaleve të tjera. Për të arritur këtë ndarje ideale, është e nevojshme dhe e mjaftueshme që sinjalet e kanaleve të moduluara të përbëjnë një grup sinjalesh linearisht të pavarur. Si sinjale të tilla zakonisht përdoren ansamblet e sinjaleve ortogonale.

Në klasën e multipleksimit linear, sipas formës së një veçorie dalluese të një sinjali kanali, ndarja kohore e kanaleve (TDM), ndarja e frekuencës (FDM) dhe ndarja e kanaleve sipas formës së sinjaleve, e quajtur multipleksimi i ndarjes së kodit (QDC ), dallohen. Në vend të termit “ndarje” përdoret edhe termi “ngjeshje”. Me FDC, brezi i frekuencës së kanalit të përbashkëtΔ f ndahet në disa breza më të ngushtëΔ f i , secila prej të cilave formon një kanal IS. Me VRK, i gjithë breziΔ f ofrohet me radhë në intervale të caktuara në burime të ndryshme për transmetimin e mesazheve. Me QKD, nuk ka ndarje të kanalit të përbashkët midis IC-ve as në frekuencë dhe as në kohë. Sinjalet e kanaleve të IC-ve të ndryshme, të mbivendosura në kohë dhe frekuencë, mbeten ortogonale për shkak të ndryshimit në formë, gjë që siguron ndarjen e tyre.

Variantet e kombinimit të këtyre metodave janë të mundshme. Pra, në komunikimet celulare, si metodëakses të shumëfishtëKombinimet e CHRK dhe VRK, VRK dhe KKK përdoren gjerësisht. Në kombinimin e parë, çdo kanal frekuencash u ofrohet disa përdoruesve për periudha të caktuara kohore. Me kombinimin e dytë në brezin e frekuencësΔ f formojnë kanale me ndarje kohore, të cilat u ofrohen disa përdoruesve në parimet e QKD.

Kur organizoni transmetimin e informacionit me shumë kanale, sinjalet e kanalit mund të shpërndahen në një mënyrë të paracaktuar midis burimeve të mesazhit. Një vulë e tillë quhet vulë kanali fiks. Sistemi përkatës i transmetimit shumëkanalësh do të quhet gjithashtu një sistem mekanale fikse... Një organizim i tillë i transmetimit të informacionit shumëkanalësh është gjithashtu i mundur kur sinjalet e kanalit nuk shpërndahen paraprakisht midis burimeve, por ndahen në secilin burim sipas nevojës. Një vulë e tillë quhet vulë mekanale të lirshme... Natyrisht, për ndarjen e saktë të kanaleve në sistemet me kanale të pacaktuara, është e nevojshme që disi të transmetohet informacioni i adresës në anën marrëse.

Konceptet dhe përkufizimet bazë të prezantuara për shumëkanalësh sistemet janë të aplikueshme për sistemetakses të shumëfishtë(MD) ... Deri më sot, janë studiuar dhe propozuar një numër i madh metodash të ndryshme MD. Ato ndryshojnë në mënyrën e ndarjes së burimit kolektiv të kanalit (fiks ose dinamik), natyrën e proceseve të vendimmarrjes (të centralizuara ose të shpërndara) dhe shkallën e përshtatjes së mënyrës së aksesit ndaj kushteve në ndryshim.

Qasja e shumëfishtë është tipike për kanalet satelitore (në këtë rast përdoret termi "qasje e shumëfishtë"), kanalet e radios (komunikimi radio me paketë), kanalet e komunikimit celular, si dhe për linjat telefonike me shumë pika, rrjetet lokale.

Të gjitha metodat ekzistuese MD mund të grupohen dhe metoda e menaxhimit të alokimit të burimeve të kanalit të përbashkët mund të zgjidhet si bazë për klasifikimin (Fig. Unok 6.3).

Oriz unok 6.3 - Metodat e shumëfishta të aksesit

Protokollet e aksesit të rastësishëm.Në rastin e MD të rastësishme, i gjithë burimi i kanalit të komunikimit përfaqësohet si një kanal, qasja në të cilën ndodh rastësisht, si rezultat i së cilës është e mundur një përplasje e paketave të informacionit të transmetuar. Korrespondentët ftohen të kryejnë një sekuencë të caktuar veprimesh për të zgjidhur konfliktin. Çdo përdorues, nëse është e nevojshme, mund të transmetojë të dhëna në kanal pa negociuar në mënyrë eksplicite me përdoruesit e tjerë. Prania e reagimeve lejon korrespondentët ndërveprues të kontrollojnë kalimin e informacionit të transmetuar.

Ekzistojnë dy opsione për zbatimin e strategjisë së aksesit të rastësishëm: sensibilizimi i transportuesit dhe sensi i transportuesit.

Qasje e rastësishmepa kontroll të transportuesitkonsiston në faktin se nëse është e nevojshme të transmetohen të dhëna, terminali i përdoruesit fillon menjëherë të transmetojë paketa. Meqenëse paketat transmetohen pa sinkronizim me njëra-tjetrën, ato mund të mbivendosen, gjë që shkakton ndërhyrje reciproke. Kur ndodh një konflikt i tillë, siç dëshmohet nga sinjali feedback, terminalet ritransmetojnë paketat e dëmtuara. Për të shmangur përsëritjen e përplasjeve, hapësirat kohore para fillimit të ritransmetimit në çdo terminal zgjidhen në mënyrë të rastësishme.

Qasje e rastësishmeme sensorin bartëssupozon aftësinë për të kontrolluar disponueshmërinë e transmetimit të informacionit nga korrespondentët e tjerë. Në mungesë të transmetimit të të dhënave, hapësirat kohore të pabanuara janë të disponueshme për transmetimin e informacionit të tyre. Në rast përplasjeje, përdoruesit vonojnë transmetimin e paketave për një interval kohorΔ t ... Aktualisht, ekzistojnë dy shije të protokollit:të vazhdueshme dhe të paqëndrueshme... Dallimi qëndron në faktin se në rastin e parë, përdoruesit e objekteve të lëvizshme, duke zbuluar përplasjet, fillojnë transmetimin menjëherë, dhe në të dytin, pas një intervali të caktuar kohor.

Protokollet e fiksimit të fiksimit të burimevekanalet ofrojnë shpërndarje statike të burimit të kanalit ndërmjet përdoruesve. Përfaqësuesit më tipikë të këtij lloji të protokolleve janë qasja e shumëfishtë e ndarjes së frekuencës (FDMA), qasja e shumëfishtë e ndarjes së kohës (TDMA), qasja e shumëfishtë e ndarjes së kodit (CDMA).

Fiksimi fiks i burimit të kanalit nuk mund të sigurojë kërkesat në ndryshim dinamik të përdoruesve të rrjetit, d.m.th. ka kontroll të rreptë.

Metodat caktimi i burimeve sipas kërkesësju lejon të heqni qafe disavantazhet e natyrshme në metodat e mësipërme, por supozoni informacion të detajuar dhe të qartë në lidhje me kërkesat e përdoruesve të rrjetit. Nga natyra e proceseve të vendimmarrjes, metodat e caktimit të burimeve sipas kërkesës ndahen nëi centralizuar dhe shpërndahet.

I centralizuarmetodat e caktimit të burimeve sipas kërkesës, të karakterizuara nga prania e kërkesave për transmetim nga terminalet e burimit të mesazhit. Vendimi për sigurimin e burimit merret nga stacioni qendror. Protokollet përkatëse dallohen nga prania e kanaleve të tepërta të caktuara në mënyrë të ngurtë për çdo objekt celular dhe prania e një stacioni qendror kontrolli. Protokollet karakterizohen nga një vlerë e lartë e faktorit të përdorimit të gjerësisë së brezit të stacionit bazë, megjithatë, ato janë kritike për shqetësimet në funksionimin e sistemit të kontrollit.

Shpërndarë metodat e caktimit të burimeve sipas kërkesës ndryshojnë në atë që të gjithë përdoruesit kryejnë të njëjtat operacione pa përdorur ndihmën e një stacioni qendror dhe përdorin informacion shtesë të përgjithshëm që shkëmbehen me njëri-tjetrin. Të gjithë algoritmet e kontrollit të shpërndarë kërkojnë shkëmbimin e informacionit të kontrollit ndërmjet përdoruesve. Protokollet karakterizohen nga caktimi i ngurtë i kanaleve të rezervimit tek objekti lëvizës. Në të njëjtën kohë, çdo objekt ka një tabelë për caktimin e kanaleve të kërkesës, prandaj, çdo objekt celular në çdo kohë ka informacion për gjendjen e të gjithë rrjetit.

Të kombinuara metodat janë kombinime të metodave të mëparshme të alokimit të burimeve dhe zbatojnë strategji në të cilat zgjedhja e metodës është përshtatëse për përdorues të ndryshëm në mënyrë që të përftohen karakteristikat e burimit të kanalit të përdorur afër optimales. Si kriter i optimalitetit, si rregull, merret faktori i shfrytëzimit të gjerësisë së brezit të kanalit. Bazuar në protokollet e këtij lloji, parametrat përshtaten me situatën specifike në rrjet.

Kështu, secila nga metodat e konsideruara të shpërndarjes së burimeve ka avantazhe dhe disavantazhe. Në praktikë, këshillohet që të keni të gjithë grupin e metodave dhe të kryeni një kalim adaptiv nga një metodë në tjetrën nën ndryshime të caktuara në kushtet e punës.

6.2 Parimi dhe karakteristika kryesore CDMA

Popullore n Parimi i funksionimit të sistemeve të komunikimit celular (CCS) me multipleksimin e ndarjes së kodit mund të shpjegohet si më poshtë Unë jam një shembull Ohm ... Supozoni se jeni ulur brendadhoma e pritjes së stacionit... Në çdo paraqitje janë dy persona. Një çift flet me njëri-tjetrin në anglisht, një tjetër në rusisht, i treti në gjermanisht, etj. Kështu, në sallë të gjithë flasin në të njëjtën kohë v një gamë frekuencash (të folurit nga 3 kHz në 20 kHz), ndërsa flisni me kundërshtarin tuaj, ju e kuptoni vetëm atë, por dëgjoni të gjithë.

Parimet e ndarjes së kodit të kanaleve të komunikimit CDMAbazohen në përdorimin e sinjaleve me brez të gjerë (BSS), gjerësia e brezit të të cilave tejkalon ndjeshëm gjerësinë e brezit të kërkuar për transmetimin e mesazheve konvencionale, për shembull, në sistemet e shumëfishimit të ndarjes së frekuencës me brez të ngushtë (FDMA). Karakteristika kryesore e NLS është bazë sinjal, i përcaktuar si produkt i gjerësisë së spektrit të tij F për kohëzgjatjen e tij T :

B = F * T

Si rezultat i shumëzimit të sinjalit të burimit pseudo të rastësishëm të zhurmës me sinjalin e informacionit, energjia e këtij të fundit shpërndahet në një brez të gjerë frekuencash, d.m.th., spektri i tij zgjerohet. Në pajisjet radio të ndërtuara X Teknologjia Spread Spectrum(spektri i shpërndarë),Përhapja e spektrit të sinjalit të transmetuar kryhet duke përdorur një sekuencë pseudo të rastësishme (Numri pseudorandom, PN), i cili specifikon algoritmin e shpërndarjes.Çdo marrës duhet të dijë sekuencën e kodimit për të deshifruar një mesazh. Pajisjet me PN të ndryshme në fakt nuk "dëgjojnë" njëra-tjetrën. Meqenëse fuqia e sinjalit shpërndahet në një brez të gjerë, vetë sinjali "fshehet" në zhurmë dhe, për sa i përket karakteristikave të tij spektrale, gjithashtu i ngjan zhurmës në një kanal radioje.

Metoda e transmetimit me brez të gjerë është përshkruar në detaje nga K. Shannon, i cili prezantoi konceptin e kapacitetit të kanalit dhe vendosi një marrëdhënie midis mundësisë së transmetimit pa gabime të informacionit mbi një kanal me një raport të caktuar sinjal-zhurmë dhe frekuencës. brezi i caktuar për transmetimin e informacionit. Për çdo raport të caktuar sinjal-zhurmë, një shkallë e ulët gabimi në transmetim arrihet duke rritur gjerësinë e brezit të caktuar për transmetimin e informacionit.

Në sistemet e komunikimit dixhital që transmetojnë informacion në formën e simboleve binare, kohëzgjatja e NLS T dhe shpejtësia e mesazheve ME lidhur me raportin T = 1 / C ... Prandaj, baza e sinjalit B = F / C karakterizon zgjerimin e spektrit NLS (S shps ) në lidhje me spektrin e mesazheve.Gjerësia e spektrit përcaktohet nga kohëzgjatja minimale e pulsit ( t 0), d.m.th. F = 1 / t 0 dhe B = T / t 0 = F / Δ f (Δ f - gjerësia e spektrit të sinjalit të informacionit).

Përhapja e spektrit të frekuencës së mesazheve dixhitale të transmetuara mund të kryhet me metoda të ndryshme dhe/ose kombinime të tyre. Le të rendisim ato kryesore:

1. përhapja e drejtpërdrejtë e spektrit të frekuencës ( DSSS-CDMA);
2. spektri i përhapjes shumëkanalësh(MC-CDMA)
3. një ndryshim kërcimtar në frekuencën e transportuesit ( FHSS-CDMA).

6. 3 Spektri i përhapjes së drejtpërdrejtë - DSSS (Spektri i përhapjes së sekuencës së drejtpërdrejtë)

Kanalet e trafikut me këtë metodë të ndarjes së mediumit krijojnë aplikacione hani sinjal radio i moduluar me kod me brez të gjerë - e zhurmshme sinjal i transmetuar në një kanal të përbashkët për transmetuesit e tjerë të ngjashëm në një gamë të gjerë frekuence të vetme. Si rezultat i funksionimit të disa transmetuesve, ajri në këtë interval frekuencash bëhet edhe më i ngjashëm me zhurmën. Çdo transmetues modulon sinjalin duke përdorur vlerën numerike individuale të caktuar aktualisht për çdo përdorues. kodi , një marrës i sintonizuar me një kod të ngjashëm, ju ndahet nga sinjali total i radios a pjesa që është e destinuar për këtë marrës. Mungon shprehimisht të përkohshme ose të shpeshta ndarja e kanaleve, çdo pajtimtar përdor vazhdimisht të gjithë gjerësinë e kanalit, duke transmetuar një sinjal në një gamë të përbashkët frekuencash dhe duke marrë një sinjal nga një gamë e përbashkët frekuencash. Në këtë rast, kanalet e transmetimit dhe marrjes me brez të gjerë janë në intervale të ndryshme frekuencash dhe nuk ndërhyjnë me njëri-tjetrin. Gjerësia e brezit të një kanali është shumë e gjerë, bisedat abonentët mbivendosen me njëri-tjetrin, por meqenëse kodet e tyre të modulimit të sinjalit janë të ndryshëm, ato mund të diferencohen nga hardueri dhe softueri i marrësit.

Teknika duke zgjeruar spektrinju lejon të rrisni xhiron duke ruajtur të njëjtën forcë sinjali. Të dhënat e transmetuara kombinohen me një sinjal pseudo të rastësishëm më të shpejtë, të ngjashëm me zhurmën, duke përdorur një funksion OR ekskluzivisht reciprokisht të bitave.(xor - moduli i shtimit 2) (Figura 6.4)... Sinjali i të dhënave me gjerësi pulsi T b kombinuar duke përdorur operacionin OR(shtuar moduli 2)me një kod sinjali, gjerësia e pulsit të të cilit është T c (gjerësia gjerësia e brezitproporcionale 1 / Т, ku Т - koha e transmetimit prej një biti), prandaj gjerësia e brezit të sinjalit të të dhënave është 1 / T b, dhe gjerësia e brezit të sinjalit të marrë është 1 / T c. Meqenëse T c është shumë më e vogël se T b , gjerësia e brezit të sinjalit të marrë është shumë më e madhe se ajo e sinjalit origjinal të transmetuar të të dhënave. Madhësia T b / T c është baza e sinjalit dhe, në një farë mase, përcakton kufirin e sipërm të numrit të përdoruesve të mbështetur nga stacioni bazë. përkohësisht.

Figura 6.4 - Kodimi i kodit të një sinjali diskret (domeni i kohës)

Në duke përdorur metodën DSSS-CDMA sinjal me brez të ngushtë (Fig unok 6.5 ) shumëzohet me një sekuencë pseudo të rastësishme (PSP) me një periudhë përsëritjeje T duke përfshirë N kohëzgjatja e bitit të sekuencës t o secili. Në këtë rast, baza NPS është numerikisht e barabartë me numrin e elementeve PSP B = N * t 0 / t 0 = N.

Vizatim 6.5 - Bllok diagrami i kodimit të kodit dhe spektrit të sinjalit

Kështu, për të zhvendosur fazën e bartësitme çelësin e ndërrimit të fazëspërdoret një rrjedhë e shpejtë bit. Gjerësia e brezit zgjerohet artificialisht duke rritur shpejtësinë e transferimit të të dhënave (duke rritur numrin e biteve të transmetuara).Kjo bëhet duke zëvendësuar çdo bit informacioni me një shpërthim prej dhjetë ose më shumë bit.quajtur "patate të skuqura". Në këtë rast, brezi i frekuencës gjithashtu zgjerohet proporcionalisht. Sekuenca të tilla bit quhen të ngjashme me zhurmën ose PN. Këto sekuenca binare janë krijuar posaçërisht në mënyrë që numri i zerove dhe njësheve të jetë afërsisht i barabartë. Secili prej biteve zero të rrjedhës së informacionit zëvendësohet me një kod PN dhe ato me një kod PN të përmbysur. Ky modulim thirrur modulim me inversion bit. Kjo përzierje rezulton në një sinjal PN. Në korrelator, një kod PN jo i përmbysur që përputhet ngushtë me kodin lokal PN gjeneron pak informacion " 0 ". Në të njëjtën kohë, sekuenca që korrespondon me" 1 “, çon në kompletim dekorrelacion meqenëse kodi PN është i përmbysur për këtë bit informacioni. Kështu, korrelatori do të prodhojë një rrymë njësh për sekuencën PN të përmbysur dhe një rrjedhë zerosh për atë jo të përmbysur, që do të thotë rivendosjen e informacionit të transmetuar. Ndonjëherë një zhvendosje fazore prej 180 gradë përdoret për të transmetuar rrjedhën e bitit që rezulton, e cila quhet tastim binar i zhvendosjes së fazës (BPSK). Ose (më shpesh) transmetimi zbatohet nga çelësi i zhvendosjes së fazës kuadratike (QPSK), domethënë, dy bit (një numër nga 0 në 4) transmetohen njëkohësisht, të koduar me katër ndërrime të ndryshme fazore të frekuencës së bartësit. Një transmetues me një kod PN nuk mund të gjenerojë saktësisht të njëjtat breza anësor (përbërës spektral) si një transmetues tjetër duke përdorur një kod PN të ndryshëm.

Marrja e NLS kryhet nga një marrës optimal, i cili për një sinjal nga dyshemeja ness me parametra të njohur njehson integralin e korrelacionit

z = ∫ x (t) u (t) dt,

ku x (t) - sinjali hyrës, i cili është shuma e sinjalit të dobishëm u (t) dhe zhurma n (t) (në rast të zhurmës së bardhë). Pastaj vlera z krahasohet me pragun Z ... Vlera e integralit të korrelacionit gjendet duke përdorur një korrelator ose një filtër të përputhur. Korrelatori "ngjesh" spektrin e sinjalit hyrës me brez të gjerë duke e shumëzuar atë me një kopje referencë u (t) me filtrim të mëvonshëm, i cili çon në një përmirësim të raportit sinjal-zhurmë në daljen e korrelatorit në V herë në lidhje me hyrjen.

Fitimi që rezulton në raportin sinjal-zhurmë në daljen e marrësit është një funksion i raportit të gjerësisë së brezit të sinjaleve të brezit të gjerë ndaj sinjaleve bazë: sa më i madh të jetë përhapja, aq më i madh është fitimi. Në fushën e kohës, është një funksion i raportit të shpejtësisë së biteve të rrymës dixhitale në kanalin e radios me shpejtësinë e biteve të sinjalit bazë të informacionit. Për standardin IS-95(standard i parë CDMA) raporti është 128herë, ose 21 dB. Kjo lejon që sistemi të funksionojë në një nivel interference që tejkalon nivelin e sinjalit të dobishëm me 18 dB, pasi përpunimi i sinjalit në daljen e marrësit kërkon që niveli i sinjalit të tejkalojë nivelin e ndërhyrjes vetëm me 3 dB. Në kushte reale, niveli i ndërhyrjes është shumë më i vogël. Përveç kësaj, përhapja e sinjalit (deri në 1.23 MHz) mund të shihet si një aplikim i teknikave të diversitetit të frekuencës së marrjes. Përhapja e sinjalit në shtegun e radios është subjekt i zbehjes për shkak të përhapjes me shumë rrugë. Në domenin e frekuencës, ky fenomen mund të mendohet si efekti i një filtri notch me një gjerësi brezi të ndryshueshme notch (zakonisht jo më shumë se 300 kHz). AMPS(standard analog celular)kjo korrespondon me shtypjen e dhjetë kanaleve, dhe në sistemin CDMA vetëm rreth 25% e spektrit të sinjalit shtypet, gjë që nuk shkakton ndonjë vështirësi të veçantë gjatë rikuperimit të sinjalit në marrës.(Figura 6.6). AMPS gjerësia e brezit të një kanali 30 kHz, in GSM - 200 kHz).

Figura 6.6 - Ndikimi i interferencës me brez të ngushtë (a) dhe zbehjes (b) në një sinjal me brez të gjerë.

Një veti jashtëzakonisht e dobishme e pajisjeve DSSS është se, për shkak të nivelit shumë të ulët të fuqisë e tij sinjalizojnë se janë praktikishtmos ndërhyni me pajisjet konvencionale të radios(fuqi e lartë me brez të ngushtë), pasi këto të fundit marrin sinjalin e brezit të gjerë për zhurmë brenda intervalit të pranueshëm. Ne anen tjeter - pajisjet konvencionale nuk ndërhyjnë me ato me brez të gjerë, pasi sinjalet e tyre me fuqi të lartë "zhurmë" secila vetëm në kanalin e vet të ngushtë dhe nuk mund ta mbysin plotësisht sinjalin me brez të gjerë. Është sikur me një laps të hollë, por një shkronjë e madhe e shkruar do të hijezohej me një stilolaps të guximshëm - 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 së njëjtës pjesë të spektrit të radios. dy herë - pajisjet konvencionale me brez të ngushtë dhe pajisjet me brez të gjerë "në krye të tyre".

Duke përmbledhur, ne mundemi theksoni sa vijon e rëndësishme vetitë e teknologjisë NLS, të paktën për metodën e sekuencës së drejtpërdrejtë:

P rezistencë ndaj antibiotikëve;

i vogël ndërhyrje me pajisje të tjera;

për të konfidencialiteti i transmetimit;

eh ekonomike në prodhim masiv;

v aftësia për të ripërdorur të njëjtën pjesë të spektrit.

6.4 Shumë kanale duke zgjeruar spektrin MC-CDMA (Multi Carrier)

Kjo metodë është një nëngrup i DSSS. Në vitin 1993, Instituti për Teknologjinë e Komunikimeve prezantoi një skemë të re të ndarjes sinkrone. Skema e propozuar kombinon avantazhet e DS-CDMA me shumëfishimin efikas të ndarjes së frekuencës ortogonale ( OFDM ). Skema e re e ndarjes quhet CDMA me shumë frekuencë ( MC-CDMA) ose si OFDM-CDMA , dhe përmban fleksibilitet të lartë dhe efikasitet të gjerësisë së brezit të krahasueshëm me DS-CDMA.

Në sistemin MC-CDMA, bitet pas kodimit të kanalit konvertohen në patate të skuqura duke shumëzuar me sekuencën e kodit të ndarjes së përdoruesit, e cila është e nevojshme për të minimizuar ndërhyrjen midis abonentëve. Funksionet ortogonale Walsh përdoren për të gjeneruar këto kode. Vetia kryesore e sistemit MC-CDMA është që të gjithë çipat e lidhur me një bit kodi transmetohenparalele në nënkanale me brez të ngushtë, duke përdorur OFDM.

Kjo mund të vizualizohet qartë duke marrë parasysh këtë teknologji të bazuar në standardin 802.11(Radio Ethernet) ... Le të imagjinojmë që i gjithë brezi "i gjerë" i frekuencës është i ndarë në një numër të caktuar nënkanalesh - (sipas 802.11 - 11 kanale). Çdo bit informacioni i transmetuar kthehet, sipas një algoritmi të caktuar, në një sekuencë prej 11 bitësh, këto 11 bit transmetohen njëkohësisht dhe paralelisht, duke përdorur të 11 nënkanalet. Gjatë marrjes, sekuenca e biteve që rezulton deshifrohet duke përdorur të njëjtin algoritëm si për kodimin. Një palë tjetër marrës-transmetues mund të përdorë një algoritëm të ndryshëm kodimi-dekodimi dhe mund të ketë shumë algoritme të tilla të ndryshme.

Rezultati i dukshëm i përdorimit të kësaj metode është mbrojtja e informacionit të transmetuar nga përgjimi (një marrës "i huaj" përdor një algoritëm të ndryshëm dhe nuk do të jetë në gjendje të dekodojë informacionin nga një transmetues i ndryshëm nga ai 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 tepricat transferimi mund të shpërndahetsinjal me fuqi shumë të ulët(krahasuar me nivelin e fuqisë së sinjalit kur përdoret teknologjia konvencionale me brez të ngushtë),pa rritur madhësinë e antenave... Në të njëjtën kohë, raporti i nivelit të sinjalit të transmetuar me nivelin zvogëlohet shumë. zhurma , (d.m.th. ndërhyrje aksidentale ose e qëllimshme), kështu që sinjali i transmetuar është tashmë, si të thuash, i padallueshëm në zhurmën e përgjithshme. Por falë tepricës së saj 11-fish, pajisja marrëse do të jetë ende në gjendje ta njohë atë. Kjopothuajse njësoj si shkruar në 11 fletë e njëjta fjalë dhe disa fletët rezultoi se ishte shkruar me shkrim të palexueshëm, të tjerët janë gjysmë të fshirë ose në një copë letre të djegur - por megjithatë, në shumicën e rasteve, ne do të jemi në gjendje të përcaktojmë se çfarë është kjo fjalë duke krahasuar të 11 kopjet.

Në këtë fazë, një gjerësi brezi prej 1, 25 MHz i ndarë në 512 nënbartës. Ata janë gjetur të jenë më pak të ndjeshëm ndaj problemeve të fushës së afërt sesa sistemet DS-CDMA gjatë testimit.

6.5 Shpërndarja e kërcimit të frekuencës

Hyrja e frekuencës së operatorit metoda e tretë (oriz unok 6.7 ), kryhet duke akorduar shpejt frekuencën e daljes së sintetizuesit në përputhje me ligjin e formimit të një sekuence pseudo të rastësishme (Frekuenca Spektri i Përhapur CDMA - FHSS-CDMA). Çdo frekuencë e operatorit dhe brezat anësor të lidhur duhet të qëndrojnë brenda gjerësisë së brezit të specifikuar të FCC(Komisioni Federal i Komunikimeve i SHBA)... Vetëm kur marrësi i synuar e di sekuencën e kërcimeve të frekuencës së transmetuesit, marrësi i tij mund të ndjekë këto kërcime të frekuencës.

Oriz unoc 6.7 - Spektri i përhapjes së transportuesit

Në kodimin e kërcimit të frekuencës (FHSS), i gjithë gjerësia e brezit të caktuar për transmetimet ndahet në një numër nënkanalesh (sipas standardit 802.11, këto kanale janë 79). Çdo transmetues përdor vetëm një nga këto nënkanale në të njëjtën kohë, duke kërcyer 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 sinkronike në transmetues dhe marrës në një sekuencë të paracaktuar pseudo të rastësishme të njohur për të dy; është e qartë se pa e ditur sekuencën e ndërrimit, është gjithashtu e pamundur të marrësh një ingranazh.

Çifti tjetër transmetues-marrës do të përdorë një sekuencë kërcimi të ndryshme 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 territor 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 u mbytën njëri-tjetrin. Për rastet kur dy transmetues përpiqen të përdorin të njëjtën frekuencë në të njëjtën kohë, ekziston një protokoll i zgjidhjes së përplasjes në të cilin transmetuesi përpiqet të ridërgojë të dhënat në frekuencën tjetër me radhë.

6 . 6 Rrjetet e bazuara në CDMA

Historia dhe dispozitat e përgjithshme

1991 - Draft standardi IS-95 i zhvilluar nga Qualcomm.

1993 - Shoqata e Industrisë së Telekomunikacionit (TIA - Shoqata e Industrisë së Telekomunikacionit) miratoi versionin bazë të IS-95 dhe në korrik 1993 Komisioni Federal i Komunikimeve i SHBA (FCC) njohu teknologjinë celulare dixhitale të propozuar nga Qualcomm si IS-95 bazuar në CDMA.

1995 - Funksionimi i sistemit të parë komercial të komunikimit celular celular në Teknologjia CDMA IS-95 në Hong Kong.

Rrjetet dhe pajisjet me akses të shumëfishtë të ndarjes së kodit bazohen në standardet e TIA-s. Këto janë kryesisht standarde:

IS-95 CDMA - ndërfaqe radio; IS-96 CDMA - Shërbimet zanore;

IS-97 CDMA - stacion celular;IS-98 CDMA - stacion bazë;

IS-99 CDMA - shërbimet e transmetimit të të dhënave.

Stacioni i gjeneratës së dytë cdma One u implementua në bazë të një sërë standardesh. Më vonë, këto ide u zhvilluan në standardin e sistemit të brezit të gjerë CDMA - 2000.

Shërbimet bazë: fq transmetimi i të dhënave dhe zërit me shpejtësi 9.6 kbps, 4.8 kbps, 2.4 kbps; m thirrje në distancë; R oaming (kombëtare dhe ndërkombëtare); telefonata e radhës; P përcjellja e telefonatave (pa përgjigje, i zënë); telefonatë konferencë; dhe Treguesi i mesazhit në pritje të thirrjes; postë zanore; T Transmetimi i tekstit dhe pranimi i mesazheve.

Arkitektura e rrjetit

Figura 6.8 tregon një bllok diagramë të përgjithësuar të një rrjeti celular radio celular CDMA IS-95.

Elementet kryesore të këtij rrjeti (BTS, BSC, MSC, OMC) në përbërje përkojnë me elementët e përdorur në rrjetet e ndarjes së kohës celulare (për shembull, GSM). Dallimi kryesor është se rrjeti CDMA IS-95 përfshin pajisjet e vlerësimit të cilësisë dhe përzgjedhjes së bllokut (SU - Selector Unit). Përveç kësaj, për të zbatuar procedurën e dorëzimit të butë midis stacioneve bazë të kontrolluara nga kontrollues të ndryshëm (BSC), futen linjat e transmetimit midis SU dhe BSC (Inter BSC Soft handover). Në qendrën e komutimit celular (MSC), është shtuar një transkoder (TCE - Transcoder Equipment), i cili konverton mostrat e të folurit, formatin e të dhënave nga një format dixhital në tjetrin.

Sistemi CDMA i Qualcomm është krijuar për të funksionuar në intervalin e frekuencës 800 MHz. Ajo ndërtuar me metodën e përhapjes së drejtpërdrejtë të spektrit të frekuencës bazuar në përdorimin e 64 llojeve të sekuencave të formuara sipas ligjit të funksioneve Walsh. Për transmetimin e mesazheve zanore, u zgjodh një pajisje për konvertimin e të folurit me algoritmin CELP me një shkallë konvertimi prej 8000 bit / s (9600 bit / s në kanal). Mënyrat e mundshme të funksionimit me shpejtësi 4800, 2400, 1200 bit / s.

Standardi përdor përpunim të veçantë të sinjaleve të reflektuara që vijnë me vonesa të ndryshme dhe shtimin e peshës së tyre të mëvonshme, gjë që redukton ndjeshëm ndikimin negativ të efektit me shumë rrugë. Me përpunim të veçantë të trarëve në çdo kanal marrës në bazë stacionet Përdoren 4 korrelatorë që funksionojnë paralelisht dhe 3 korrelatorë përdoren në stacionin celular. Prania e korrelatorëve me punë paralele lejon një mënyrë të butë "dorëzimi" kur kaloni nga qeliza në qelizë.

Oriz i pakët 6.8 - Arkitektura e rrjetit CDMA

Modaliteti i butë "handoff" ndodh duke kontrolluar një stacion celular me dy ose më shumë stacione bazë. Transkoderi, i cili është pjesë e pajisjes kryesore, vlerëson cilësinë e marrjes së sinjalit nga dy stacione bazë në mënyrë sekuenciale kornizë për kornizë. Procesi i zgjedhjes së kornizës më të mirë çon në faktin se sinjali që rezulton mund të gjenerohet në procesin e ndërrimit të vazhdueshëm dhe "ngjitjes" pasuese të kornizave të marra nga stacione të ndryshme bazë që marrin pjesë në "dorëzimin".

Trafiku dhe kanalet e kontrollit

Në CDMA, kanalet për transmetim nga një stacion bazë në një stacion celular quhen Forward. Kanalet për stacionin bazë për të marrë informacion nga celulari quhen Reverse. Për kanalin e kthimit, IS-95 përcakton brezin e frekuencës nga 824 në 849 MHz. Për kanalin përpara - 869-894 MHz. Kanalet përpara dhe ato të kthimit ndahen nga një interval 45 MHz. Të dhënat e përdoruesit paketohen dhe transmetohen në një kanal me një gjerësi brezi prej 1,2288 Mbps. Kapaciteti i ngarkesës së lidhjes përpara është 128 lidhje telefonike me një shpejtësi trafiku prej 9.6 Kbps. Përbërja e kanalit në CDMA në standardin IS-95 tregohet në oriz unke 6.9.

Në standard IS-95 përdor lloje të ndryshme modulimi për kanalet e përparme dhe të kundërta. Në lidhjen përpara, stacioni bazë transmeton njëkohësisht të dhëna për të gjithë përdoruesit në qelizë duke përdorur kode të ndryshme për ndarjen e kanaleve për secilin përdorues. Sinjali pilot transmetohet gjithashtu, ai ka një nivel më të lartë fuqie, duke i lejuar përdoruesit të sinkronizohen ation.

Oriz i pakët 6.9 - Trafiku CDMA dhe kanalet e kontrollit

Në drejtim të kundërt, stacionet celulare përgjigjen në mënyrë asinkrone (pa përdorur një sinjal pilot), ku niveli i fuqisë që arrin në stacionin bazë nga çdo stacion celular është i njëjtë. Kjo mënyrë është e mundur për shkak të kontrollit të energjisë dhe kontrollit të fuqisë së abonentëve celularë mbi kanalin e shërbimit.

Kanalet direkte

Të dhënat në kanalin e trafikut përpara grupohen në një kornizë 20 ms. Të dhënat e përdoruesit, pas kodimit dhe formatimit, ndërthuren për të rregulluar shpejtësinë aktuale të të dhënave, e cila mund të ndryshojë. Pastaj spektri i sinjalit shpërndahet duke shumëzuar me një nga 64 sekuencat pseudo-rastësore (bazuar në funksionet Walsh) në një vlerë prej 1,2288 Mbps. Çdo abonenti celular i caktohet një PSP, me ndihmën e të cilit th të dhënat e tij do të ndahen nga të dhënat e abonentëve të tjerë. Ortogonaliteti i PRS sigurohet nga kodimi sinkron i njëkohshëm i të gjitha kanaleve në qelizë (d.m.th., fragmentet e përdorura në çdo moment të kohës janë ortogonale). Siç është përmendur tashmë, sistemi transmeton një sinjal pilot (kod) në mënyrë që terminali celular të mund të kontrollojë karakteristikat e kanalit, të marrë stampat kohore, duke siguruar sinkronizimin e fazave për zbulimin koherent. Për sinkronizimin e rrjetit global, sistemi përdor gjithashtu etiketat e radios GPS.(Global Position System) satelitë.

Përbërja e kanaleve direkte

Kanali Pilot është krijuar për të vendosur sinkronizimin fillestar, për të kontrolluar nivelin e sinjalit të stacionit bazë në kohë, frekuencë dhe fazë dhe për të identifikuar stacionin bazë.

Kanali sinkronizues (SCH) ruan nivelin e emetimit pilot, si dhe fazën e sekuencës pseudo të rastësishme të stacionit bazë. Kanali i sinkronizimit transmeton sinjale sinkronizimi në terminalet celulare në 1200 baud.

Një kanal transmetimi i mesazheve të shkurtra, Kanali Paging, përdoret për të thirrur një stacion celular. Numri i kanaleve është deri në 7 për qelizë. Pas marrjes së sinjalit të thirrjes, stacioni celular transmeton një sinjal konfirmimi në stacionin bazë. Pas kësaj, informacioni në lidhje me konfigurimin e lidhjes dhe caktimin e kanalit të komunikimit transmetohet në stacionin celular përmes kanalit të thirrjes së transmetimit. Funksionon në 9600, 4800, 2400 baud.

Forward Traffic Channel (FTCH) është projektuar për të transmetuar mesazhe zanore dhe të dhëna, si dhe për të kontrolluar informacionin nga një stacion bazë në një celular; transferon çdo të dhënë të përdoruesit.

Për të ofruar shërbime të ndryshme komunikimi në CDMA, përdoren dy lloje kanalesh. E para quhet kryesore, dhe e dyta quhet shtesë. Shërbimet e ofruara përmes këtij çifti kanalesh varen nga skema e komunikimit. Kanalet mund të përshtaten për një lloj të caktuar shërbimi dhe të punojnë me madhësi të ndryshme kornizash duke përdorur çdo vlerë shpejtësie nga dy diapazon shpejtësie: RS-1 (1200, 2400, 4800 dhe 9600 bps) ose RS-2 (1800, 3600, 7200 dhe 14400 bps). Zbulimi dhe zgjedhja e shpejtësisë së marrjes kryhet automatikisht.

Secilit kanal logjik i është caktuar kodi i tij Walsh, siç tregohet në Oriz Unke 6.10 ... Në total, një kanal fizik mund të ketë 64 kanale logjike, pasi sekuencat Walsh të cilave u caktohen kanalet logjike janë 64 në total dhe secila prej tyre ka një gjatësi prej 64 bit. Nga të gjitha 64 kanalet:

1. kanalit të parë i është caktuar kodi i parë Walsh (W0), i cili korrespondon me kanalin pilot;
2. kodi i tridhjetë e dytë Walsh (W32) i caktohet kanalit tjetër, shtatë kanaleve të ardhshme u caktohen gjithashtu sekuencat e tyre Walsh (W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7) me të cilat korrespondojnë kanalet e paging;
3. 55 kanale janë të destinuara për transmetimin e të dhënave përmes kanalit të trafikut të drejtpërdrejtë.

Oriz unok 6.10 - Struktura e kanalit të drejtpërdrejtë

Përbërja e kanaleve të kthimit

Kanali i Aksesit (ACH) lejon stacionin celular të komunikojë me stacionin bazë kur stacioni celular nuk po përdor ende kanalin e trafikut. Kanali i aksesit përdoret për të vendosur thirrjet dhe përgjigjet, komandat dhe kërkesat e regjistrimit të rrjetit të kanalit Paging. Kanalet e aksesit kombinohen (kombinohen) me kanalet e thirrjeve.

Kanali i trafikut të kundërt (RTCH) përcjell mesazhe zanore dhe informacione kontrolli nga një stacion celular në një stacion bazë.

Karakteristikat kryesore sistemeve

Gama e frekuencës së transmetimit MS	824.040 - 848.860 MHz
Gama e frekuencës së transmetimit BTS	869.040 - 893.970 MHz
Paqëndrueshmëria relative e transportuesit të BTS	+/- 5*10 -8
Paqëndrueshmëria relative e frekuencës së bartësit MS	+/- 2,5*10 -6
Lloji i modulimit të bartësit	QPSK (BTS), O-QPSK (MS)
Gjerësia e spektrit të sinjalit të emetuar:- 3 dB 40 dB	1,25 MHz 1.50 MHz
Frekuenca e orës së gjerësisë së brezit të memories së funksionit M	1,2288 MHz
Numri i kanaleve BTS në 1 frekuencë operatori	1 kanal pilot 1 kanal sinkronizimi Kanale për 7 persona. telefononi 55 kanale komunikimi
Numri i kanaleve MS	1 kanal aksesi 1 kanal komunikimi
Norma Baud në kanale: - sinkronizimi Në kanalin e thirrjes dhe aksesit personal Në kanalet e komunikimit	1200 bps 9600, 4800 bps 9600, 4800, 2400, 1200 bps
Kodimi BTS	Kodi konvolucional R = 1/2, K = 9
Kodimi MS	Kodi konvolucional R = 1/3, K = 9
Raporti i energjisë së bitit të informacionit të kërkuar për marrjen	6-7 dB
Fuqia e rrezatuar maksimale efektive e BTS	50 vat
Fuqia maksimale efektive e rrezatuar MS	6,3 - 1,0 W

6.7 Rendi i kalimit të të dhënave zanore në një stacion celular përpara se t'i dërgoni ato në transmetim

R Konsideroni bllok diagramin e kanalit të trafikut të kundërt(Figura 6.11) ... Në kanalet e përparme dhe të pasme, ky model përsëritet; varësisht se cili kanal është aktualisht në përdorim, disa blloqe të kësaj skeme janë të përjashtuara.

1. Sinjali i të folurit hyn në kodekun e të folurit - në këtë fazë sinjali i të folurit digjitalizohet dhe kompresohet duke përdorur algoritmin CELP.

Parimi është si më poshtë. Rrjedha e të dhënave shkruhet në matricën rresht pas rreshti. Pasi matrica të jetë mbushur, filloni ia jep cha sipas kolonave. Rrjedhimisht, kur disa pjesë informacioni shtrembërohen në ajër me radhë, kur merr një shpërthim gabimesh, duke kaluar nëpër matricën e kundërt, ai shndërrohet në gabime të vetme.

Figura 6.11 - Diagrami strukturor a kanali i trafikut të kthimit

4. Më tej, sinjali hyn në njësinë e kodimit (nga përgjimi) - një maskë (sekuencë) me gjatësi 42 bit është mbivendosur mbi informacionin. Kjo maskë është e klasifikuar. Me përgjimin e paautorizuar të të dhënave në ajër, është e pamundur të deshifrohet sinjali pa e ditur maskën. Metoda e numërimit të të gjitha vlerave të mundshme nuk është efektive sepse kur gjeneroni këtë maskë, duke përsëritur mbi të gjitha vlerat e mundshme, do të duhet të gjeneroni 8, 7 trilion maska ​​42-bit.

5. Blloku për shumëzim me kod Walsh - rryma e të dhënave dixhitale shumëzohet me një sekuencë bitesh të gjeneruar nga funksioni Walsh.

Në këtë fazë të kodimit të sinjalit, spektri i frekuencës përhapet, d.m.th. çdo bit informacioni është i koduar me një sekuencë Walsh 64-bit. Se. shpejtësia e rrjedhës së të dhënave në kanal është rritur me 64 herë. Prandaj, në bllokun e modulimit të sinjalit, shpejtësia e manipulimit të sinjalit rritet, pra zgjerohet spektri i frekuencës.

Funksioni Walsh është gjithashtu përgjegjës për filtrimin e informacionit të panevojshëm nga pajtimtarët e tjerë. Në momentin e fillimit të seancës së komunikimit, abonentit i caktohet frekuenca me të cilën do të operojë dhe një (nga 64 të mundshme) kanal logjik, i cili përcakton funksionin Walsh. Në momentin e marrjes, sinjali shkon në drejtim të kundërt sipas skemës. Sinjali i marrë shumëzohet me sekuencën e kodit Walsh. Nga rezultati i shumëzimit llogaritet integrali i korrelacionit.

Nëse pragu Z e plotëson vlerën kufi, atëherë sinjali është i yni. Sekuenca e funksioneve Walsh janë ortogonale dhe kanë veti të mira korrelacioni dhe autokorrelacioni, kështu që probabiliteti për të ngatërruar sinjalin tuaj me të dikujt tjetër është 0, 01 %.

6. Blloku për shumëzimin e sinjalit me dy funksione M (M1 - 15 bit i gjatë, M2 - 42 bit i gjatë) ose quhen gjithashtu sekuenca PSP-pseudo-rastësore - blloku është krijuar për të përzier sinjalin për bllokun e modulimit. Secilës frekuencë të caktuar i caktohet një funksion i ndryshëm M.

7. Blloku i modulimit të sinjalit - standardi CDMA përdor modulimin fazor PM4, OFM4.

Përfitimet e CDMA

1. Efikasitet i lartë spektral. CDMA ju lejon të shërbeni më shumë abonentë v i njëjti brez frekuencash si llojet e tjera të ndarjes ( TDMA, FDMA).
2. Alokimi fleksibël i burimeve. Me ndarjen e kodit, nuk ka kufizim të rreptë në numrin e kanaleve. Me një rritje të numrit të abonentëve, probabiliteti i gabimeve të deshifrimit rritet gradualisht, gjë që çon në një ulje të cilësisë së kanalit, por jo në një mohim të shërbimit.
3. V Siguri e lartë e kanaleve. Është e vështirë të zgjedhësh kanalin e dëshiruar pa e ditur kodin e tij që në I gjithë brezi i frekuencës është i mbushur në mënyrë uniforme me një sinjal të ngjashëm me zhurmën.
4. Telefonat CDMA kanë fuqi më të ulët të rrezatimit maksimal dhe për këtë arsye janë më pak të dëmshëm.

6.8 Evolucioni i sistemeve celulare duke përdorur teknologjinë CDMA

Aktualisht, pajisjet e standardit CDMA janë më të rejat dhe më të shtrenjtat, por në të njëjtën kohë më të besueshmet dhe më të mbrojturat. Komuniteti Evropian, në kuadrin e programit kërkimor RACE, po zhvillon një projekt CODIT për të krijuar një nga variantet e Sistemit Universal të Telekomunikacionit Mobile (UMTS) bazuar në parimin e multipleksimit të ndarjes së kodit duke përdorur sinjale të spektrit të përhapjes direkte me brez të gjerë.

Dallimi kryesor i konceptit CODIT do të jetë përdorimi efikas dhe fleksibël i burimit të frekuencës. Siç e shpjeguam më herët, sinjalet CDMA me brez të gjerë nuk ndikohen kryesisht nga ndërhyrja me brez të ngushtë. Për shkak të kësaj veçorie, standardi CODIT do të përdorë gjithashtu intervale mbrojtëse midis operatorëve për transmetimin e të dhënave.

Teknologjia e ndarjes së kodit të kanaleve CDMA, për shkak të efikasitetit të lartë spektral, është një zgjidhje radikale për evolucionin e mëtejshëm të sistemeve të komunikimit celular.

CDMA2000 është standardi 3G në zhvillimin evolucionar të rrjeteve cdmaOne (bazuar në IS-95 ). Duke ruajtur parimet bazë të përcaktuara nga versioni IS-95A , teknologjia CDMA po evoluon vazhdimisht.

Zhvillimi i mëpasshëm i teknologjisë CDMA bëhet brenda kornizës së teknologjisë CDMA2000. Kur ndërtohet një sistem komunikimi celular bazuar në teknologjinë CDMA2000 1X, faza e parë siguron transmetimin e të dhënave me një shpejtësi deri në 153 kbps, e cila lejon ofrimin e shërbimeve zanore, transmetimin e mesazheve të shkurtra, e-mail, internet, bazat e të dhënave, transmetimin e të dhënave dhe imazhe të palëvizshme.

Kalimi në fazën tjetër të CDMA2000 1X EV-DO ndodh kur përdorni të njëjtin brez frekuence 1,23 MHz, shpejtësia e transmetimit është deri në 2,4 Mbit / s në kanalin e përparmë dhe deri në 153 kbit / s në anën e pasme, gjë që e bën këtë sistem komunikimi në përputhje me kërkesat 3G dhe bën të mundur ofrimin gamën më të gjerë të shërbimeve, deri në transmetimin e videos në kohë reale.

Faza tjetër në zhvillimin e standardit në drejtim të rritjes së kapacitetit të rrjetit dhe transmetimit të të dhënave është 1XEV-DO Rev A : transferimi i të dhënave me një shpejtësi deri në 3.1 Mbit / s drejt pajtimtarit dhe deri në 1.8 Mbit / s - nga pajtimtari. Operatorët do të jenë në gjendje të ofrojnë të njëjtat shërbime si në bazë të Rev. 0, dhe, përveç kësaj, transmetoni zërin, të dhënat dhe transmetoni përmes rrjeteve IP. Tashmë ekzistojnë disa rrjete të tilla operative në botë.

Zhvilluesit e pajisjeve të komunikimit CDMA kanë nisur një fazë të re - 1XEV-DO Rev B , - për të arritur shpejtësitë e mëposhtme në një kanal frekuence: 4.9 Mbps për abonentin dhe 2.4 Mbps nga abonenti. Përveç kësaj, do të jetë e mundur të kombinohen kanale të shumta frekuencash për të rritur shpejtësinë. Për shembull, kombinimi i 15 kanaleve të frekuencës (numri maksimal i mundshëm) do të lejojë arritjen e shpejtësive prej 73.5 Mbit / s për pajtimtarin dhe 27 Mbit / s nga pajtimtari. Përdorimi i rrjeteve të tilla është performanca e përmirësuar e aplikacioneve të ndjeshme ndaj kohës si p.sh VoIP , Push to Talk, videotelefonia, lojërat në rrjet, etj.

Komponentët kryesorë të suksesit tregtar të sistemit CDMA2000 janë një zonë më e gjerë mbulimi, cilësi e lartë e të folurit (pothuajse e barabartë me sistemet me tela), fleksibilitet dhe kosto e ulët e prezantimit të shërbimeve të reja, imuniteti i lartë i zhurmës dhe stabiliteti i kanalit të komunikimit nga përgjimi. dhe përgjimi.

Gjithashtu, një rol të rëndësishëm luhet nga fuqia e ulët e rrezatuar e transmetuesve radio të pajisjeve të pajtimtarëve. Kështu, për sistemet CDMA2000, fuqia maksimale e rrezatuar është 250 mW. Për krahasim: në sistemet GSM-900 kjo shifër është 2 W (në një puls, kur përdorni GPRS + EDGE membushja maksimale; maksimumi kur mesatarizohet me kalimin e kohës gjatë bisedës normale - rreth 200 mW). Në sistemet GSM-1800 - 1 W (në një impuls, mesatarja është pak më pak se 100 mW).

Parimet e transmetimit shumëkanalësh Metodat e përdorura të ndarjes së kanaleve (RC) mund të klasifikohen në lineare dhe jolineare (kombinuese). Në shumicën e rasteve të ndarjes së kanalit, çdo burimi mesazhi i caktohet një sinjal i veçantë i quajtur sinjal kanali. Sinjalet e kanalit të moduluara nga mesazhi kombinohen për të formuar një sinjal të brezit bazë (GC). Nëse operacioni i kombinimit është linear, atëherë sinjali që rezulton quhet sinjal linear brezi bazë. Për një kanal standard, merret një kanal i frekuencës së zërit (kanali PM), i cili siguron transmetimin e mesazheve me një brez frekuence të transmetuar në mënyrë efikase prej 300 ... 3400 Hz, që korrespondon me spektrin kryesor të sinjalit telefonik.

Sistemet me shumë kanale formohen duke kombinuar kanalet PM në grupe, zakonisht shumëfisha të 12 kanaleve. Nga ana tjetër, shpesh përdorni "multipleksimin sekondar" të kanaleve PM nga kanalet e transmetimit të të dhënave telegrafike. Blloku i përgjithësuar i një sistemi komunikimi shumëkanalësh

Transmetuesit e kanalit së bashku me grumbulluesin formojnë pajisjen kombinuese. Transmetuesi i grupit M, linja e komunikimit të LAN-it dhe marrësi i grupit P përbëjnë kanalin e komunikimit në grup (shtegun e transmetimit), i cili së bashku me pajisjet e kombinimit dhe marrësit individualë, përbëjnë një sistem komunikimi shumëkanalësh. Me fjalë të tjera, pajisjet ndarëse duhet të sigurohen në anën marrëse.

Në mënyrë që pajisjet ndarëse të jenë në gjendje të bëjnë dallimin midis sinjaleve të kanaleve individuale, duhet të ketë disa veçori të qenësishme vetëm për këtë sinjal. Në rastin e përgjithshëm, karakteristika të tilla mund të jenë parametrat e bartësit, për shembull, amplituda, frekuenca ose faza në rastin e modulimit të vazhdueshëm të një bartësi harmonik. Me lloje diskrete të modulimit, forma e valës mund të shërbejë gjithashtu si një veçori dalluese. Prandaj, metodat e ndarjes së sinjalit janë gjithashtu të ndryshme: frekuenca, koha, faza dhe të tjera.

Kështu, në daljen e rrjetit me katër porta, së bashku me frekuencat e sinjaleve hyrëse (ω, Ω), u shfaqën: komponenti konstant; harmonika e dytë e sinjaleve hyrëse; përbërësit e totalit (ω + Ω ) dhe frekuencave të diferencës (ω - Ω). (2ω, 2Ω); Informacioni do të zërë vend edhe në sinjalet me frekuenca (ων + Ω) dhe (ων - Ω), të cilat janë të ngjashme me pasqyrën në lidhje me ω dhe quhen frekuenca anësore të sipërme (ω + Ω) dhe të poshtme (ω - Ω). Nëse një sinjal i frekuencës bartëse U 1 (t) = Um ∙ Cosωνt dhe një sinjal i frekuencës së tonit në brezin Ωn ... Ωw (ku Ωn = 0,3 kHz, Ωw = 3,4 kHz) aplikohen në modulator, atëherë spektri i sinjalit në dalja e një rrjeti me katër porta do të duket si kjo:

Spektri i sinjalit në daljen e një rrjeti me katër porta Produktet e dobishme të konvertimit (modulimit) janë brezi anësor i sipërm dhe i poshtëm. Për të rivendosur sinjalin në pritje, mjafton të aplikoni frekuencën e bartësit (ων) dhe një nga frekuencat anësore në hyrjen e demodulatorit.

Në ISP-CHRK, vetëm një sinjal i brezit anësor transmetohet mbi kanal dhe frekuenca e bartësit merret nga gjeneratori lokal. Në daljen e secilit modulator kanali, ndizet një filtër brez-kalimi me brez kalimi ∆ω = Ωw - Ωn = 3,1 kHz. Për të reduktuar ndikimin e kanaleve ngjitur (crosstalk) të shkaktuar nga përgjigja e papërsosur e frekuencës së filtrave, intervalet mbrojtëse futen midis spektrave të mesazheve të sinjalit. Për kanalet PM ato janë të barabarta me 0. 9 kHz. Spektri i sinjalit në grup me intervale mbrojtëse

Parimet e ndërtimit të pajisjeve FDC Në sistemet FDC me një numër kanalesh 12 ose më shumë, zbatohet parimi i konvertimit të frekuencave të shumëfishta. Së pari, secili nga kanalet PM është "i lidhur" me një ose një grup tjetër 12 kanalesh, i quajtur primar. grupi (PG). Pajisjet terminale (përfshirë AOK dhe ARC) janë ndërtuar në atë mënyrë që në çdo fazë të konvertimit të frekuencës, formohen gjithnjë e më shumë grupe të zgjeruara të kanaleve PM. Për më tepër, në çdo grup, numri i kanaleve është shumëfish i 12.

Çdo kanal përmban pajisjet e mëposhtme individuale: në kufizuesin e amplitudës së transmetimit OA, modulatorin M dhe filtrin e brezit PF; në pritjen e filtrit të brezit PF, demodulatorit DM, filtrit të kalimit të ulët LPF dhe amplifikatorit me frekuencë të ulët ULF. Për të konvertuar sinjalin origjinal, frekuencat bartëse që janë shumëfisha të 4 kHz u jepen modulatorëve dhe demoduluesve të secilit kanal. Kur organizoni komunikim telefonik, mund të përdorni ose një sistem transmetimi me dy tela me dy korsi ose një sistem transmetimi me katër tela me një korsi. Diagrami i paraqitur në figurë i referohet opsionit të dytë.

Nëse kanali përdoret për komunikim telefonik, atëherë seksioni me dy tela të qarkut nga pajtimtari lidhet me kanalin me katër tela përmes një sistemi diferencial (DS). Në rast të transmetimit të sinjaleve të tjera (telegraf, të dhëna, transmetim zanor, etj.), të cilat kërkojnë një ose më shumë kanale njëkahëshe, DS çaktivizohet. Kufizuesit e amplitudës parandalojnë mbingarkimin e amplifikatorëve të grupit (dhe, për rrjedhojë, zvogëlimin e gjasave të ndërhyrjes jolineare) kur shfaqen majat e tensionit të disa sinjaleve të të folurit.

Brezat identike të frekuencave prej pesë PG janë të ndara në frekuencë në brezin 312 ... 552 kHz dhe formojnë një grup (SH) me 60 kanale (dytësor). Me ndihmën e filtrave të brezit PF 1 - PF 5, të lidhur me daljet e konvertuesve të grupit, formohen sinjale të llojit SSB me një brez frekuence prej 48 kHz secila. Si rezultat i shtimit të këtyre pesë sinjaleve që nuk mbivendosen në spektër, formohet spektri SH me një brez frekuencash prej 240 kHz.

Për të reduktuar efektet kalimtare ndërmjet sinjaleve SH të transmetuara përmes shtigjeve ngjitur, në spektrin SH mund të përdoren si spektrat e drejtpërdrejtë ashtu edhe të anasjelltë të PG 2 - PG 5. Në rastin e parë, frekuencat bartëse 468, 516, 564, 612 c. Hz, dhe filtrat përkatës të brezkalimit theksojnë brezat e poshtëm anësor (siç tregohet në figurën e mësipërme). Në rastin e dytë, frekuencat bartëse prej 300, 348, 396, 444 kHz i jepen GP 2 - GP 5, dhe brezat e sipërm anësorë theksohen nga filtrat e brezit PF 2 - PF 5. Frekuenca e bartësit për PG 1 është e njëjtë në të dyja rastet (420 kHz), dhe spektri i PG 1 nuk është i përmbysur.

Karakteristikat themelore të mesazheve në grup Këto parametra përcaktohen nga karakteristikat përkatëse të frekuencës, informacionit dhe energjisë. Sipas rekomandimit të CCITT, fuqia mesatare e mesazhit në kanalin aktiv në pikën me nivelin relativ zero është vendosur e barabartë me 88 mikron. W0 (- 10,6 inç. Bm 0). Sidoqoftë, kur llogaritet Pav, CCITT rekomandon marrjen e vlerës P 1 = 31.6 mikron. W0 (- 15 in. Bm 0) Nëse N ≥ 240, atëherë fuqia mesatare e mesazhit të grupit në pikën e nivelit relativ zero është Pav = 31.6 N, μ. W, dhe niveli përkatës i fuqisë mesatare pav = - 15 + 10 lg N, d. Bm 0.

Nëse N

Multipleksimi i ndarjes së kohës (TDM), metodat e transmetimit analog Me TDM në anën transmetuese, sinjalet e vazhdueshme nga abonentët transmetohen në mënyrë alternative. Parimi i ndarjes së kohës

Për ta bërë këtë, këto sinjale shndërrohen në një seri vlerash diskrete që përsëriten periodikisht në intervale të caktuara kohore Td, të cilat quhen periudha e kampionimit. Sipas teoremës së VAKotelnikov, periudha e kampionimit të një sinjali të vazhdueshëm, të kufizuar me spektër me një frekuencë të sipërme Fw >> Fn duhet të jetë e barabartë me Td = 1 / Fd, Fd ≥ 2 Fw Intervali kohor ndërmjet impulseve më të afërta të sinjali grupor Tc quhet interval kanali ose slot kohor (Time Slot).

Nga parimi i kombinimit të përkohshëm të sinjaleve, rrjedh se transmetimi në sisteme të tilla kryhet në cikle, domethënë periodikisht në formën e grupeve të pulseve Ngr = N + n, ku N është numri i sinjaleve të informacionit, n është numri i sinjaleve të shërbimit (pulset e sinkronizimit - IC, komunikimi i shërbimit, kontrolli dhe thirrjet). Atëherë vlera e intervalit kohor është ∆tk = Td / Ngr Kështu, me TDM, mesazhet nga N abonentë dhe pajisje shtesë transmetohen përmes një kanali të përbashkët komunikimi në formën e një sekuence pulsesh, kohëzgjatja e secilës prej të cilave është τi.

Sinjali i grupit në CPM me PPM Me ndarjen kohore të kanaleve, janë të mundshme llojet e mëposhtme të modulimit të pulsit: AIM - modulim impuls-amplitudë; PWM - modulimi i gjerësisë së pulsit; FIM - Modulimi i Fazës së Pulsit.

Secila nga metodat e listuara të modulimit të pulsit ka avantazhet dhe disavantazhet e veta. AIM - i lehtë për t'u zbatuar, por imunitet i dobët ndaj zhurmës. Përdoret si një formë e ndërmjetme e modulimit për konvertimin e një sinjali analog në dixhital.Me PWM, spektri i sinjalit ndryshon në varësi të kohëzgjatjes së pulsit. Niveli minimal i sinjalit korrespondon me kohëzgjatjen minimale të pulsit dhe, në përputhje me rrethanat, spektrin maksimal të sinjalit. Me një gjerësi bande të kufizuar të kanalit, pulse të tilla janë shumë të shtrembëruara.

Në pajisjet me një VRM dhe metoda të modulimit analog, PPM ka marrë aplikimin më të madh, pasi gjatë përdorimit të tij, është e mundur të zvogëlohet efekti ndërhyrës i zhurmës shtesë dhe ndërhyrjes me kufizimin e dyanshëm të pulseve në amplitudë, dhe gjithashtu të përputhet në mënyrë optimale. kohëzgjatja konstante e pulsit me gjerësinë e brezit të kanalit. Prandaj, në sistemet e transmetimit me VDK, përdoret kryesisht PPM. Një tipar karakteristik i spektrit të sinjalit me modulim pulsi është prania e komponentëve me frekuenca Ωn… Ωw të mesazhit të transmetuar uк (t) Kjo veçori e spektrit tregon mundësinë e demodulimit të filtrit të kalimit të ulët AMP dhe PWM (LPF) me një ndërprerje. frekuencë e barabartë me Ωv.

Demodulimi nuk do të shoqërohet me shtrembërime nëse komponentët e brezit të ulët anësor (ωd - Ωw) ... (ωd - Ωn) nuk bien në brezin e kalimit të filtrit të kalimit të ulët dhe ky kusht do të plotësohet nëse zgjidhet Fd> 2 Fw. Zakonisht marrim ωd = (2.3 ... 2.4) Ωw dhe kur kampionojmë një mesazh telefonik me një brez frekuence prej 0.3 ... 3.4 kHz, frekuenca e kampionimit Fd = ωd / 2π zgjidhet e barabartë me 8 kHz, kHz një periudhë kampionimi Td = 1 / Fd = 125 µs Me PPM, komponentët e spektrit të mesazhit modulues (Ωn ... Ωw) varen nga frekuenca e tij dhe kanë një amplitudë të vogël, prandaj demodulimi i PPM kryhet vetëm duke u konvertuar në PWM ose PWM me filtrim pasues në një filtër me kalim të ulët.

Për të siguruar funksionimin e modulatorëve të kanalit dhe pajisjeve shtesë, sekuencat e pulseve me një frekuencë kampionimi Fd zhvendosen në raport me kanalin e parë me i · ∆tk, ku i është numri i kanalit. Kështu, momentet e fillimit të punës CM përcaktohen nga pulset nxitëse nga RC, e cila përcakton momentet e lidhjes me kanalin e përbashkët broadband të pajtimtarit përkatës ose pajisjes shtesë. Sinjali i marrë i grupit ugr (t) futet në hyrjen e rigjeneruesit (P), i cili u jep sinjaleve diskrete të kanaleve të ndryshme të njëjtat karakteristika, për shembull, të njëjtën formë pulsi.

Të gjitha pajisjet e krijuara për të gjeneruar një sinjal ugr (t): KM 1 ... KMN, RK, GIS, DUV, DSS, R - përfshihen në pajisjet e kombinimit të sinjalit (AO). Për të siguruar ndarjen e saktë të kanalit, RK ′ AR duhet të funksionojë në mënyrë sinkronike dhe në fazë me RK AO, e cila kryhet duke përdorur impulset e sinkronizimit (IS) të alokuara nga përzgjedhësit e duhur (SIS) dhe njësia e sinkronizimit (BS). Mesazhet nga daljet e CD-së shkojnë te abonentët e duhur nëpërmjet sistemeve diferenciale.

Imuniteti ndaj zhurmës i sistemeve të transmetimit me një VDK përcaktohet kryesisht nga saktësia dhe besueshmëria e sistemit të sinkronizimit dhe shpërndarësve të kanaleve të instaluar në pajisjet për kombinimin dhe ndarjen e kanaleve.sinjali i grupit u * gr (t). Më e leverdishme për FIM-in doli të ishte përdorimi i IC-ve të dyfishta, për transmetimin e të cilave një nga slotet kohore ∆tk ndahet në çdo periudhë kampionimi Td.

Le të përcaktojmë numrin e kanaleve që mund të merren në një sistem me FIM. Td = (2∆tmax + tg) Ngr, ku tg është intervali mbrojtës; ∆tmax - zhvendosja (devijimi) maksimal i impulseve. Në këtë rast, supozojmë se kohëzgjatja e pulseve është e vogël në krahasim me tg dhe tmax. , Devijimi maksimal i pulsit për një numër të caktuar kanalesh. Prano, pra

Duke marrë parasysh se për transmetimin telefonik Td = 125 μs, marrim: në Ngr = 6 ∆tmax = 8 μs, në Ngr = 12 ∆tmax = 3 μs, në Ngr = 24 ∆tmax = 1,5 μs. Sa më i lartë të jetë ∆tmax, aq më i lartë është imuniteti ndaj zhurmës i sistemit me PPM. Kur transmetoni sinjale nga PPM përmes kanaleve radio në fazën e dytë (në një transmetues radio), mund të përdoret modulimi i amplitudës (AM) ose frekuencës (FM). Në sistemet me PPM - AM zakonisht kufizohen në 24 kanale, dhe në një sistem më të zhurmës-imunitetit PPM - FM - 48 kanale.

Multipleksimi i ndarjes së frekuencës, shumëfishimi i ndarjes së frekuencës ( anglisht Multipleksimi me ndarje të frekuencës, FDM)

Ndarja e kanaleve kryhet sipas frekuencës. Meqenëse kanali i radios ka një spektër të caktuar, në shumën e të gjitha pajisjeve transmetuese, merret radio komunikimi modern. Për shembull: spektri i sinjalit për një telefon celular është 8 MHz. Nëse një operator celular i jep një pajtimtari një frekuencë prej 880 MHz, atëherë pajtimtari tjetër mund të zërë një frekuencë prej 880 + 8 = 888 MHz. Kështu, nëse një operator celular ka një frekuencë të licencuar prej 800-900 MHz, atëherë ai është në gjendje të ofrojë rreth 12 kanale, me ndarje frekuence.

Multipleksimi i ndarjes së frekuencës përdoret në teknologjinë X-DSL. Sinjalet e frekuencave të ndryshme transmetohen përmes telave telefonik: biseda telefonike - 0,3-3,4 kHz dhe një brez nga 28 në 1300 kHz përdoret për transmetimin e të dhënave.

Është shumë e rëndësishme të filtroni sinjalet. Përndryshe, do të ndodhin mbivendosje të sinjaleve, të cilat mund të degradojnë rëndë komunikimin.

Praktika e ndërtimit të sistemeve moderne të transmetimit të informacionit tregon se lidhjet më të shtrenjta në kanalet e komunikimit janë linjat e komunikimit: kabllo, përcjellës valësh dhe fibra optike, radio rele dhe satelit, etj. Meqenëse është ekonomikisht e papërshtatshme të përdoret një linjë komunikimi e shtrenjtë për të transferuar informacion midis një çifti të vetëm abonentësh, lind problemi i ndërtimit të sistemeve të transmetimit shumëkanalësh në të cilat një linjë e përbashkët komunikimi është i ngjeshur nga një numër i madh kanalesh individuale. Kjo siguron një rritje të efikasitetit të përdorimit të gjerësisë së brezit të linjës së komunikimit. Mesazhet А 1 (t), ..., А N (t) nga N burimet IC 1, ..., IC N me ndihmën e modulatorëve individualë М 1, ..., М N shndërrohen në sinjale kanali U 1 (t), ..., OKB (t ). Shuma e këtyre sinjaleve formon një sinjal kanal grupor U L (t), i cili transmetohet përmes një linje komunikimi (LAN). Marrësi i grupit P konverton sinjalin e marrë Z L (t) në sinjalin origjinal të grupit Z (t) = U (t). Marrësit individualë P 1, ..., P N zgjedhin nga sinjali i grupit Z (t) sinjalet përkatëse të kanalit Z 1 (t), ..., Z N (t) dhe i kthejnë ato në mesazhe. Blloqet M 1, ..., M N dhe grumbulluesi formojnë pajisjet e ngjeshjes, blloqet M, LS dhe P - kanalin e grupit. Pajisjet e kompresimit, kanali grupor dhe marrës individualë formojnë një sistem komunikimi shumëkanalësh.

Në mënyrë që pajisjet ndarëse të jenë në gjendje të bëjnë dallimin midis sinjaleve të kanaleve individuale, duhet të përcaktohen veçoritë përkatëse të qenësishme vetëm për këtë sinjal. Në rastin e modulimit të vazhdueshëm, shenja të tilla mund të jenë frekuenca, amplituda, faza, në rastin e modulimit diskret, edhe forma valore. Në përputhje me shenjat e përdorura për ndarje, metodat e ndarjes janë gjithashtu të ndryshme: frekuenca, koha, faza etj.

23. Ndarja e frekuencës së sinjaleve. Ndarja kohore e sinjaleve. Ndarja e sinjaleve sipas formës (kodit).

Në sistemet telemekanike për transmetimin e shumë sinjaleve në një linjë komunikimi, përdorimi i kodimit konvencional tregohet i pamjaftueshëm. Kërkohet ose ndarje shtesë e sinjalit, ose kodim special që përfshin elementë të ndarjes së sinjalit. Ndarja e sinjaleve - sigurimi i transmetimit dhe marrjes së pavarur të shumë sinjaleve në të njëjtën linjë komunikimi ose në të njëjtin brez frekuence, në të cilën sinjalet ruajnë vetitë e tyre dhe nuk shtrembërojnë njëri-tjetrin.

Aktualisht përdoren metodat e mëposhtme:

Ndarja e kohës, në të cilën sinjalet transmetohen në mënyrë sekuenciale në kohë, në mënyrë alternative duke përdorur të njëjtin brez frekuencash;

Ndarja e adresës së kodit, e kryer në bazë të ndarjes kohore (më rrallë të frekuencës) të sinjaleve me dërgimin e një kodi adrese;

Ndarja e frekuencës, në të cilën secilit prej sinjaleve i caktohet një frekuencë e ndryshme dhe sinjalet transmetohen në mënyrë sekuenciale ose paralelisht në kohë;

Ndarja kohë-frekuencë, duke ju lejuar të përfitoni si nga frekuenca ashtu edhe nga ndarja kohore e sinjaleve;

Ndarja e fazës, në të cilën sinjalet ndryshojnë nga njëri-tjetri në fazë.

Ndarja e kohës (VR). Një linjë i jepet secilit prej sinjaleve n me radhë: së pari, për një periudhë kohe t 1, sinjali 1 transmetohet, për t 2 - sinjali 2, etj. Për më tepër, çdo sinjal zë intervalin e vet kohor. Koha e caktuar për transmetimin e të gjitha sinjaleve quhet cikël. Gjerësia e brezit të sinjalit përcaktohet nga pulsi më i shkurtër në model. Nevojitet sllota mbrojtëse ndërmjet foleve të informacionit për të shmangur ndërhyrjen e kanalit në kanal, d.m.th. shtrembërim i përçueshëm.

Për të zbatuar ndarjen e përkohshme, përdoren shpërndarës, njëri prej të cilëve është i instaluar në pikën e kontrollit, dhe tjetri në pikën ekzekutive.

Kodi - ndarja e adresave të sinjaleve (KAR). Përdoret ndarja e sinjaleve të adresës së kodit të kohës (VKAR), në këtë rast, së pari transmetohet një impuls sinkronizues ose kombinim kodi (sinkrokombinimi) për të siguruar funksionimin e koordinuar të valvulave në pikën e kontrollit dhe pikën e kontrolluar. Më pas, dërgohet një kombinim kodi, i quajtur kodi i adresës. Karakteret e para të kodit të adresës synojnë të zgjedhin artikullin dhe objektin e kontrolluar, këto të fundit formojnë adresën e funksionit, e cila tregon se cili TM - operacion (funksion) duhet të kryhet (TC, TI, etj.). Kjo pasohet nga kombinimi i kodit të vetë operacionit, d.m.th. informacioni i komandës transmetohet ose merret informacioni i njoftimit.

Ndarja e frekuencës së sinjaleve. Për secilin prej sinjaleve n, brezi i tij del në diapazonin e frekuencës. Në pikën e marrjes (CP), secili nga sinjalet e dërguar zgjidhet fillimisht nga një filtër brezpass, pastaj futet në demodulator, pastaj në reletë ekzekutive. Sinjalet mund të transmetohen në mënyrë sekuenciale ose njëkohësisht, d.m.th. paralele.

Ndarja fazore e sinjaleve. Disa sinjale transmetohen në një frekuencë në formën e pulseve radio me faza të ndryshme fillestare. Për këtë, përdoret çelësi relativ ose i diferencës fazore.

Ndarja kohë-frekuencë e sinjaleve. Sheshet e hijezuara me numra janë sinjale të transmetuara në një brez specifik frekuence dhe në një interval kohor të caktuar. Ka intervale kohore roje dhe breza frekuence midis sinjaleve. Në këtë rast, numri i sinjaleve të gjeneruara rritet ndjeshëm.

Sistemet VRK me shumë kanale përdoren gjerësisht për të transmetuar informacione analoge dhe diskrete.

Është i përshtatshëm për të shpjeguar parimin e kombinimit të kanalit të përkohshëm me ndihmën e shpërndarësve rrotullues sinkron në anët transmetuese dhe marrëse (Fig. 8.9).

Fazat kryesore të formimit të një sinjali grupor janë paraqitur në figurën 8.10.

Informacioni nga burimet e sinjalit analog futet në hyrjet e modulatorëve individualë përkatës të pulsit AIM (PWM, FIM). Mostrat e gjeneruara të sinjaleve në daljen e modulatorit të parë të pulsit () (Fig. 8.10, c), në daljen e modulatorit të dytë të pulsit () (Fig. 8.10, d) merren në të njëjtin interval, por me të tillë një zhvendosje kohore që ato nuk mbivendosen.

Pastaj distributori transmetues lexon pulset nga të gjitha burimet, duke formuar një sinjal (Fig. 8.10, e), spektri i të cilit transferohet me ndihmën e një modulatori grupor (GM) në diapazonin e frekuencës së caktuar për këtë linjë komunikimi. Sinjali i brezit bazë i transmetuar mbi linjën e komunikimit mbart informacion nga burimi i parë dhe i dytë njëkohësisht. Në anën marrëse, nga dalja e demodulatorit të grupit (GD), pulset e sinjalit të grupit futen në kontaktet rrotulluese të shpërndarësit marrës për të formuar sekuenca kanalesh, etj. nga të cilat gjenerohen sinjale të vazhdueshme në daljen e detektorëve të pulsit që arrijnë te marrësit e mesazhit.

Duhet theksuar se Fig. 8.9 shërben vetëm për të ilustruar idenë e shumëfishimit të ndarjes së kohës dhe nuk pasqyron teknikat aktuale të ndërrimit teknik. Në realitet, aparati i mbylljes së përkohshme shpërndahet me valvola mekanike, të cilat zëvendësohen me valvola elektronike që kryejnë të njëjtat funksione (Fig. 8.11).

Figura 8.11. Skema e komunikimit shumëkanalësh me VRK.

Daljet e të gjithë modulatorëve të pulsit janë të lidhura me çelësat e tyre elektronikë "të vet", funksionimi i të cilave kontrollohet nga një shpërndarës i impulseve ndërruese. Nga ana tjetër, valvula niset nga një gjenerator i pulsit të orës.

Ndarja kohore e sinjaleve kryhet nga një pajisje, një bllok diagram i thjeshtuar i së cilës është paraqitur në Fig. 8.11. Sinjali i marrë i radios së grupit në demodulatorin e grupit konvertohet në një sekuencë pulsi video në grup dhe furnizohet njëkohësisht në hyrjet e ndarësit të sinjalit të sinkronizimit dhe çelsave elektronike të kanalit.

Procesi i ndarjes së kohës kryhet në dy faza. Në fillim - faza e sistemit që hyn në sinkronizëm, bëhet kërkimi, zbulimi dhe nxjerrja e sinjaleve të sinkronizimit, pas së cilës fillon shpërndarësi i pulseve të ndërrimit të kanalit. Distributori gjeneron në daljet e tij pulset e kohëzgjatjes së kërkuar dhe rendit të tillë që në çdo slot kohor të hapet vetëm një ndërprerës elektronik i kanalit përkatës.

Në fazën e dytë, çdo impuls i kanalit demodulohet, pas së cilës sinjalet e kanaleve të marra u dërgohen marrësve të informacionit analog.

Në ndarjen kohore të kanaleve, një rol të rëndësishëm luan sistemi i sinkronizimit, algoritmi i funksionimit të të cilit zgjidhet çdo herë individualisht për metodën e miratuar të modulimit të pulsit, metodën e kombinimit të përkohshëm të kanaleve, strukturën e sinjaleve të sinkronizimit, etj.