4.2. Широкополосные сигналы со скачками частоты FHSS
Расширенный FHSS сигнал получается путем изменения несущей частоты передатчика по псевдослучайному закону в соответствии со значениями кодовой последовательности. Различают быстрое и медленное частотное сканирование. Быстрое частотное сканирование имеет место в том случае, когда более чем одна частота используется для передачи каждого информационного символа. Другими словами, при быстром частотном сканировании скорость скачков частоты равна или выше символьной скорости передачи информации. При быстром сканировании форма переключающего частоту импульса вносит существенный вклад в полосу частот, занимаемую сигналом. Медленное частотное сканирование имеет место в том случае, когда один или более информационных символов передается на одной частоте; скорость сканирования меньше символьной скорости передачи информации. При медленном сканировании полоса частот, занимаемая сигналом на каждой несущей частоте, определяется исключительно типом модулирующего сигнала и способом модуляции. Структура расширенного FHSS сигнала с медленным изменением частоты показана на рис.4.5: цифровой модулирующий сигнал (а) с битовой скоростью R и изменение частоты передачи (б), соответствующее медленным скачкам частоты со скоростью Rc. Длительность времени между изменениями (скачками) частоты называется периодом сканирования Tc = 1/Rc.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
1
t
–1
а
Tc = 1
Rc
f1
f2 
t
б
Рис.4.5. Временная форма расширенного FHSS сигнала
Функциональные схемы передатчика и приемника FHSS сигнала показаны на рис.4.6, 4.7 соответственно.
Система связи с использованием сигналов FHSS строится по следующему алгоритму:
∙расширяющая кодовая последовательность изменяет частоту передачи несущей по псевдослучайному закону, сама несущая модулируется информационной последовательностью по одному из известных методов, как правило, BPSK или QPSK;
∙скачкообразные изменения несущей частоты вызывают расширение спектра передаваемого сигнала и шумоподобный сигнал излучается в эфир;
∙в приемнике частота первого гетеродина изменяется также в соответствии с персональной кодовой последовательностью, назначенной данному пользователю. Далее сигнал на промежуточной частоте обрабатывается точно так же, как и при обычной узкополосной связи;
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
FM модулятор
Промежуточная частота |
Синтезатор |
|
|
|
Генератор кодовой |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
частоты |
|
|
|
последовательности |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.4.6. Передатчик FHSS сигнала |
|
|
||||||
ВЧ сигнал |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Фильтр |
|
|
|
|
Демодулятор FM |
|
|
|
|
промежуточной частоты |
|
|
сигнала |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Синтезатор
частоты
|
|
Схема выделения тактовой |
Генератор кодовой |
|
|
|
|
|
последовательности |
|
частоты |
|
|
|
|
|
|
Рис.4.7. Приемник FHSS сигнала
∙все цифровые последовательности переключения частот формируются таким образом, что они являются взаимно ортогональными, т.е. минимально коррелируют друг с другом. В результате приемник пользователя успешно выделяет предназначенный ему сигнал, несмотря на одновременное присутствие сигналов с другой кодовой последовательностью смены несущей частоты.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Скачки частоты предполагают разбиение выделенного частотного диапазона на отдельные каналы. Каждый канал определяется как некоторая область спектра с центральной частотой и шириной, достаточной для передачи большей части мощности узкополосного модулированного сигнала. Коэффициент усиления системы связи G со скачкообразным изменением частоты определяется как отношение величины расширенного спектра (области частот, в которой происходит изменение мгновенной несущей частоты сигнала) к величине исходного спектра информационного сигнала:
G = |
Wss |
, |
(4.9) |
|
|||
|
B |
|
|
где Wss - полный частотный диапазон сканирования; |
B - |
||
полоса частот узкополосного модулированного сигнала.
В системах с FHSS практически нет проблем с уравниванием мощностей, имеющих место в системах связи с DSSS сигналом. Система связи с FHSS так же, как и система связи с DSSS сигналом, устойчива к сосредоточенным узкополосным помехам.
Однако проблемы синхронизации скачков частоты задающего генератора в передатчике и гетеродина в приемнике не менее существенны. Более того, при утере синхронизации должен быть предусмотрен специальный алгоритм отмены сканирования и повторной синхронизации на фиксированной служебной частоте. Кроме того, для системы связи с FHSS характерна достаточно высокая вероятность ошибки из-за взаимной интерференции одновременно работающих пользователей. Расчеты показывают [4], что в асинхронных системах связи вероятность одновременной работы на одной частоте, по
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com