Шум на выходе коррелятора (4.6) состоит из собственного теплового шума приемника и остаточного шума, появляющегося в результате корреляционной обработки сигналов прочих пользователей.

4.1.2. Система связи с DSSS сигналами

Система связи с DSSS сигналами реализуется по следующему алгоритму:

∙исходный бинарный цифровой модулирующий сигнал модулируется псевдослучайной кодовой последовательностью со скоростью, в несколько раз большей, чем скорость передачи информации в исходном сигнале;

∙полученный расширенный baseband сигнал имеет полосу частот, во много раз превышающую полосу частот информационного сигнала;

∙каждому пользователю назначается своя собственная персональная кодовая последовательность, обладающая хорошими корреляционными характеристиками, т.е. все расширенные сигналы существенно отличаются друг от друга;

∙расширенный модулирующий сигнал используется для модуляции несущей частоты одним из известных методов; чаще всего используется BPSK или QPSK фазовая модуляция;

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

∙шумоподобный широкополосный сигнал излучается в эфир и все пользователи одновременно работают в выделенной полосе частот;

∙в приемнике высокочастотный сигнал переносится на промежуточную частоту, демодулируется и затем в baseband процессоре декодируется с помощью кодовой последовательности, персонально назначенной данному пользователю и совпадающей с кодовой последовательностью, использованной при

передаче этого сигнала; в результате получается исходный информационный узкополосный сигнал.

Коэффициент усиления системы G (4.1) определяет взаимосвязь между соотношением сигнал/шум на входе приемника и отношением энергии к шуму на один бит информации:

где Eb - энергия на один бит информации; R - скорость передачи информации; B - полоса пропускания приемника; N - спектральная плотность шума.

Минимально необходимая величина Eb N0 ,

обеспечивающая прием цифровой информации с заданной достоверностью, определяется типом используемого детектора и для когерентного детектора фазомодулированных сигналов обычно составляет величину

6 - 8 дБ.

Спектральная плотность шума N на входе приемника включает в себя как собственный тепловой шум приемника, так и шум от параллельно работающих радиостанций. При относительно небольшом числе пользователей основную долю в N будет составлять тепловой шум. В этом случае из уравнения (4.7) следует, что с увеличением коэффициента

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

усиления G все меньшая амплитуда полезного сигнала S на входе приемника потребуется для обеспечения одного и того же значения энергии на один бит информации, а следовательно, и для обеспечения одной и той же достоверности приема информации.

Уравнение (4.7) позволяет также оценить максимально возможное количество пользователей K в системе связи с DSSS сигналом. При достаточно большом количестве пользователей основной вклад в шум на входе приемника дадут сигналы от параллельно работающих абонентских радиостанций, собственным тепловым шумом приемника можно пренебречь. Если сигналы от всех абонентских радиостанций примерно одинаковые, то величина шума N на входе приемника равна произведению количества пользователей на величину принимаемого сигнала. Подставляя N = KS в (4.7), получим:

гарантирующем нормальную работу детектора, количество пользователей системы пропорционально коэффициенту усиления системы. Этого и следовало ожидать, так как с расширением рабочей полосы частот уменьшается величина сигнала от каждого отдельного пользователя, а следовательно, и уровень шума.

Непосредственная зависимость величины шума на входе приемника от числа работающих абонентов приводит к весьма серьезной проблеме при реализации широкополосной системы связи. Если несколько абонентов находятся в непосредственной близости от приемного центра, то слабый сигнал передатчика отдаленного абонента может быть подавлен сильными сигналами близко

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

расположенных радиостанций. Эта проблема, известная как "Near-far Effect", решается путем управления мощностью всех абонентских передатчиков с целью получить в месте нахождения базового радиоцентра примерно одинаковый уровень принимаемых сигналов от всех абонентов. Приемник базовой радиостанции непрерывно анализирует уровень принимаемого сигнала от каждой абонентской радиостанции и по каналу управления устанавливает необходимый уровень излучаемой мощности абонентских радиостанций.

Подчеркнем еще раз основные характеристики системы связи с DSSS сигналами:

∙при относительно небольшом числе работающих абонентов соотношение сигнал/шум на входе приемника, обеспечивающее минимально

необходимое соотношение Eb N на входе детектора, уменьшается пропорционально увеличению коэффициенту усиления системы связи;

∙количество абонентов в системе связи с DSSS сигналам пропорционально усилению системы и является "мягко" ограниченным. "Мягкое" ограничение означает, что качество связи плавно ухудшается с ростом числа абонентов, но не ограничено никаким конкретным числом. Этим системы связи с широкополосными сигналами принципиально отличаются от систем связи с частотным разделением узкополосных сигналов, где число абонентов жестко ограничено выделенной полосой частот и шириной канала связи;

∙устойчивость к многолучевому распространению значительно выше, чем для узкополосных модулированных сигналов. Поскольку каждая копия

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com

принимаемого сигнала приходит с некоторым запозданием по отношению к основной, то при корреляционной обработке в приемнике все задержанные копии будут рассматриваться как посторонние мешающие сигналы, имеющие другой код, и будут игнорироваться. Более того, принимаемые копии сигнала могут использоваться для увеличения мощности принимаемого сигнала. Так называемый RAKE приемник формирует несколько копий кодовой последовательности, задержанных на различные интервалы времени. Каждая из этих копий кодовой последовательности выделяет задержанную на такое же время копию принимаемого сигнала, затем все декодированные сигналы складываются. Адаптивный алгоритм подбора временных интервалов задержки не очень прост, но в отдельных случаях реализуется в baseband процессоре;

∙устойчивость к федингу определяется тем, что при достаточно широком спектре передаваемого сигнала искажениям в каждый момент времени будет подвергаться только небольшая его часть, неискаженная часть спектра достаточна для нормального восстановления сигнала;

∙устойчивость к узкополосным помехам, как и устойчивость к федингу, определяется искажением относительно небольшого участка спектра по отношению к общей полосе частот полезного сигнала;

∙работа всех пользователей в одном диапазоне упрощает структуру системы связи, так как отпадает необходимость частотно-территориального планирования распределения рабочих частот.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com