- •Мобильные системы радиосвязи
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Беспроводные сети связи
- •1.1. Мобильные системы связи
- •1.1.1. Мобильные системы связи первого поколения
- •1.1.2. Мобильные системы связи второго поколения
- •1.1.3. Мобильные системы связи третьего поколения
- •1.2. Общее представление сети связи
- •1.2.1. Модель OSI-7 для открытых сетей связи
- •1.2.2. Уровни модели OSI-7
- •1.2.3. Реализация модели OSI-7 для радиосетей
- •1.3. Функциональная схема сети радиосвязи
- •Заключение
- •2. Цифровые модулирующие сигналы
- •2.1. Представление цифрового сигнала во временной и частотной областях
- •2.2. Виды и параметры цифровых сигналов
- •2.2.1. Виды цифровых сигналов
- •2.2.2. Параметры цифровых сигналов
- •2.2.3. Спектральная плотность мощности цифровых сигналов
- •2.3. Прохождение цифрового сигнала по линейным цепям и межсимвольная интерференция
- •2.3.1. Искажения сигнала в линейных цепях
- •2.3.2. Межсимвольная интерференция
- •2.3.3. Критерий Найквиста
- •2.3.4.Ограничение полосы частот цифрового сигнала
- •Заключение
- •3.Узкополосные модулированные сигналы
- •3.1. Общие свойства модулированных сигналов
- •3.1.1.Определение модулированного сигнала во временной и частотной областях
- •3.1.2. Функциональные схемы модуляторов и демодуляторов
- •3.1.3. Ограничение спектра модулированного колебания
- •3.1.4. Энергия и расстояние между символами модулированного сигнала
- •3.2. Импульсная амплитудная модуляция РАМ
- •3.3. Фазовая модуляция PM
- •3.3.1. Общее представление фазомодулированного сигнала
- •3.3.2. Бинарная фазовая модуляция BPSK
- •3.3.3. Квадратурная фазовая модуляция QPSK
- •3.3.4. Дифференциальная бинарная фазовая модуляция DBPSK
- •3.3.7. Амплитудно-фазовая модуляция QAM
- •3.4. Частотная модуляция FM
- •3.4.2. Частотная модуляция минимального фазового сдвига MSK
- •Заключение
- •4. Модулированные сигналы с расширенным спектром
- •4.1. Сигналы с непосредственным расширением спектра DSSS
- •4.1.1. Основные свойства DSSS сигналов
- •4.1.2. Система связи с DSSS сигналами
- •4.2. Широкополосные сигналы со скачками частоты FHSS
- •4.3. Сверхширокополосные сигналы UWB
- •4.4. Многомерные сигналы
- •4.4.1. Общее описание многомерных сигналов
- •4.4.2. Многомерная ортогональная частотная модуляция OFDM
- •Заключение
- •5. Синтез и преобразование частот
- •5.1. Функциональная схема ФАПЧ и синтезатора частоты
- •5.2. Основное уравнение синтезатора частоты
- •5.3. Параметры синтезатора частоты
- •5.3.1. Полоса удержания (захвата)
- •5.3.2. Ошибка частоты и фазы в установившемся режиме
- •5.3.3. Переходные характеристики и время установления частоты
- •5.3.5. Устойчивость
- •5.4. Частотная модуляция в синтезаторе частоты
- •5.5. Преобразование частоты в петле ФАПЧ
- •Заключение
- •6. Распространение радиоволн в условиях города
- •6.1. Методы анализа распространения радиоволн
- •6.2. Расчет дальности радиосвязи в модели "большого расстояния"
- •6.2.1. Расчет дальности связи по методике МККР
- •6.2.3. Расчет теневых зон радиосвязи
- •6.2.4. Распространение радиоволн внутри здания
- •6.3. Анализ распределения поля в модели "малого расстояния"
- •6.3.1. Энергия принимаемого сигнала в многолучевом радиоканале
- •6.3.2. Параметры многолучевого канала
- •6.3.3. Типы фединга в многолучевом канале
- •Заключение
- •7. Детектирование и прием цифровых сигналов
- •7.1. Критерий максимального правдоподобия
- •7.2. Корреляционный и согласованный прием
- •7.3. Согласованный фильтр
- •7.4. Достоверность приема бинарной цифровой информации в условиях белого гауссовского шума
- •7.7. Когерентное детектирование
- •7.7.1. Когерентное детектирование BPSK сигнала
- •7.7.2. Схема Костаса оптимального детектирования сигналов с угловой модуляцией
- •7.8. Тактовая синхронизация
- •Заключение
- •Прием сигналов в условиях фединга
- •8.1. Разнесенный прием в широкополосных каналах
- •8.1.1. Статистика принимаемых сигналов
- •8.1.2. Достоверность приема информации
- •8.1.3. Методы реализации разнесенного приема
- •8.2.1. Общие принципы работы эквалайзера
- •8.2.2. Линейный и нелинейный эквалайзеры
- •8.3. Интерливинг
- •Заключение
- •9. Стандарты на радиоканал мобильной связи
- •9.1. Требования к параметрам передатчика
- •9.2. Требования к параметрам приемника
- •Заключение
- •Литература
влияют друг на друга, в противном случае они принимаются приемником как два различных независимых друг от друга сигнала. Численное значение времени корреляции определяется по формуле:
Tc ≈ |
9 |
. |
(6.18) |
|
16πBD |
||||
|
|
|
6.3.3. Типы фединга в многолучевом канале
Многолучевой канал характеризуется двумя основными параметрами: когерентной полосой частот BC (соответствующий параметр во временной области - среднеквадратичное время задержки сигнала в канале στ ) и доплеровской полосой сдвига спектра BD (соответствующий параметр во временной области - когерентное время Tc ).
Две эти характеристики различны и достаточно независимы друг от друга. Задержка сигнала в канале характеризует статическое распределение поля в условиях многолучевого распространения. Когерентное время вследствие доплеровского сдвига частот определяет нестационарность многолучевого поля, его изменение со временем вследствие непостоянного распределения препятствий (в том числе и движения абонента среди препятствий). Соответственно можно выделить четыре типа фединга, различающихся между собой по соотношению периода сигнала (полосы частот сигнала) к среднеквадратичному времени задержки сигнала в канале (когерентной полосе частот канала) и к когерентному времени канала (доплеровской полосе частот):
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
∙плоский фединг (Flat Fading) - полоса частот сигнала меньше когерентной полосы канала, длительность символов сигнала больше средней времени задержки прихода копий сигнала;
∙частотно-селективный фединг (Frequency Selected Fading) - полоса частот сигнала больше когерентной полосы частот канала, длительность символов сигнала меньше времени задержки в канале;
∙быстрый фединг (Fast Fading) - полоса частот модулированного сигнала меньше доплеровского сдвига частот, длительность импульса в сигнале больше когерентного времени канала;
∙медленный фединг (Slow Fading) - полоса частот модулированного сигнала больше доплеровского сдвига частот, длительность импульса в сигнале
меньше когерентного времени канала.
Плоский фединг. В когерентной полосе частот канал имеет постоянный коэффициент передачи и линейно изменяющуюся с частотой фазовую характеристику; полоса частот канала существенно больше полосы частот передаваемого сигнала. Все спектральные характеристики модулированного сигнала практически не изменяются вследствие многолучевого распространения и присутствуют на входе приемника в неизменном виде, не возникает межсимвольных искажений. При этом напряженность принимаемого сигнала меняется со временем из-за изменения параметров канала. В соответствии с формулой (6.14) суммарная мощность принимаемого многолучевого сигнала зависит от фаз приходящих копий. В каналах с глубоким федингом возможно изменение мощности принимаемого сигнала до 30 дБ.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
Частотно-селективный фединг. Полоса частот передаваемого сигнала существенно превышает когерентную полосу частот радиоканала; постоянное усиление и линейная фазовая характеристики имеют место только для относительно небольшой полосы частот сигнала. Спектр принимаемого сигнала за когерентной полосой частот искажается, что приводит к появлению межсимвольных искажений. Мощность принимаемого сигнала составляют мощности каждой отдельной копии согласно (6.13). Модулированные сигналы при прохождении через канал с частотно-селективным федингом приобретают межсимвольные искажения. При изменении параметров радиоканала лишь часть спектра передаваемого сигнала подвергается изменению, в результате чего сигнал на входе приемника слабо зависит от флуктуаций радиоканала.
Быстрый фединг. Параметры радиоканала существенно изменяются в течение длительности информационного символа. Полоса частот принимаемого сигнала меньше доплеровского сдвига частот, в результате чего в канале с быстрым федингом спектр принимаемого сигнала существенно искажается по сравнению с исходным. Реально быстрый фединг имеет место только при очень медленной передаче информации. Когерентное время канала обычно составляет сотни микросекунд, а доплеровская полоса - соответственно сотни герц.
Медленный фединг. Параметры радиоканала изменяются значительно медленнее, чем длительность передаваемого информационного символа. В частотной области это означает, что доплеровский сдвиг частот в радиоканале существенно меньше полосы частот сигнала. Формулы (6.13), (6.14), описывающие энергию принимаемого сигнала
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
в каналах с плоским и частотно-избирательным федингом, получены в предположении квазистационарного сигнала, когда параметры радиоканала не изменяются в течение всего времени приема копий сигнала. Условие квазистационарности и соответствует каналу с медленным федингом.
Заключение
1.Расчет дальности радиосвязи производится по стандартным методикам МККР или EUROCOST в предположении монотонного стационарного поля. Конкретные условия распространения волн в условиях города при расчете отражаются в виде усредненных параметров среды распространения.
2.Влияние многолучевого распространения на характеристики принимаемого сигнала оценивается по
отношению длительности информационного символа Ts модулированного сигнала к среднеквадратичному значению времени задержки στ прихода копий сигнала в радиоканале. В случае στ < Ts (плоский фединг) имеет место
распространение узкополосного сигнала в широкополосном канале. В принимаемом сигнале отсутствуют межсимвольные искажения, его амплитуда зависит от всех приходящих копий и испытывает глубокие замирания при изменении параметров канала. В случае στ > Ts (частотно-
селективный фединг) имеет место распространение широкополосного сигнала в узкополосном радиоканале. Прием сигнала связан с межсимвольными искажениями, амплитуда принимаемого сигнала равна сумме амплитуд
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
приходящих копий и слабо изменяется при изменении параметров канала или движении абонента.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com