85. Сигналы, ортогональные во времени и по частоте

Ключевым моментом во всех схемах уплотнения и множественного доступа является то, что при использовании ресурса различными сигналами интерференция не даёт неуправляемых взаимных помех, которые делают невозможным процесс детектирования. Интерференция допустима до тех пор, пока сигналы одного канала незначительно увеличивают вероятность появления ошибок в другом канале. Избежать взаимных помех между разными пользователями позволяет использование в разных каналах ортогональных сигналов. Сигналы , где i = 1, 2,..., являются ортогональными, если во временной области выполняется условие:

(1)

где К — ненулевая константа. Подобным образом сигналы ортогональны, если в частотной области выполняется условие:

(2)

где функции X­_i(f) являются Фурье-образами сигналов x_i(t). Распределение по каналам характеризующееся ортогональными спектрами, для которых выполняется условие (1), называют уплотнением с временным разделением (time-division multiplexing – TDM) или множественным доступом с временным разделением (time-division multiple access – TDMA). Распределение по каналам, характеризующееся ортогональными волнами, для которых выполняется условие (2), называют уплотнением с частотным разделением (frequency-division multiplexing — FDM) или множественным доступом с частотным разделением (frequency-division multiple access — FDMA).

86. Уплотнение/множественный доступ с частотным разделением

Ресурс связи представлен на рисунке в виде частотно-временной зависимости:

Спектральное распределение по каналам является примером технологии FDM или FDMA. Здесь распределение сигналов или пользователей по диапазону частот является долгосрочным или постоянным. Ресурс связи может одновременно содержать несколько сигналов, разнесенных в спектре. Первый частотный диапазон содержит сигналы, которые используют промежуток частот между f₀ и f₁, второй – между f₂ и f₃ и.т.д. Области спектра, находящиеся между используемыми диапазонами, называют защитными полосами частот. Защитные полосы выполняют роль буфера, что позволяет снизить интерференцию между соседними (по частоте) каналами.

87. Множественный доступ с временным разделением

На рисунке представлен ресурс связи распределенный путем предоставления каждому из M сигналов (или пользователей) всего спектра в течении небольшого отрезка времени, называемого временным интервалом (time slot).

Промежутки времени, разделяющие используемые интервалы, называются защитными интервалами (guard time). Защитный интервал создает некоторую неопределенность между соседними сигналами и выступает в роли буфера, снижая тем самым интерференцию. Время разбито на интервалы, называемые кадрами (frame). Каждый кадр делится на временные интервалы, которые могут быть распределены меду пользователями. Общая структура кадров периодически повторяется, так что передача данных по схеме TDMA – это один или более временных интервалов, которые периодически повторяются на протяжении каждого кадра. Каждый передатчик транслирует информацию в виде пакетов таким образом, чтобы они поступали на приемник в соответствии с установленным расписанием. Принимающая сторона детектирует и разуплотняет уплотненные данные соответствующего пакета, после чего информация поступает к соответствующему пользователю.