Материал: конспект-лекций

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

211

вається низка додаткових вимог, основними серед яких є:

максимально можливий високий рівень завадозахисту, який не впливатиме на загальноси-

стемні показники якості;

заощадження всіх фізичних ресурсів: енергетичних, часових, просторових, поляризацій-

них, але особливо частотних;

забезпечення внутрішньосистемної електромагнітної сумісності (щоб не було завад у сис-

темі зв’язку) і міжсистемної (щоб не було завад іншим системам: телебачення, радіомовлення, ра-

діолокації тощо).

Для забезпечення високого завадозахисту передачі сигналів використовують додаткове ко-

дування сигналів, а в каналах зв’язку використовують сигнали з великими базами:

B

c

F

,

 

c

 

які становлять часто сотні, тисячі і навіть більше позицій. При цьому, як правило, застосовують комплексні заходи завадозахисту: кодування, сигнальні методи, організаційні, адаптивні й інші,

що в цілому забезпечують необхідний рівень імовірності завад, не більше Pç 10

5

6

.

...10

 

Серед сигналів з великою базою (широкосмугових сигналів — ШСС) найпоширенішими є сигнали з прямим розширенням спектра (DSSS) і сигнали з псевдовипадковими перелагодженнями робочої частоти ППРЧ або в англійській транскрипції — FHSS.

Серед методів кодування великої популярності набули коди Баркера, відмінністю яких є найнижчий рівень бокових пелюсток кореляційної функції, що відіграє позитивну роль при демо-

дуляції цих сигналів.

Принципова відмінність методів доступу в радіоканалах полягає у використанні просторово-

поляризаційних параметрів. Цю відмінність слід розглянути додатково в наступних частинах цьо-

го розділу.

3. Особливості використання просторово-поляризаційних параметрів при радіодоступі

Використання радіоступу дає змогу забезпечувати зв’язком мобільних користувачів, а також значно розширює можливість ТКС на рівні доступу, оскільки крім традиційних частотно-часових параметрів є можливість підключити до розгляду просторово-поляризаційні і використати їх для задач модуляції, завадозахисту, адаптації, в тому числі і для просторово-поляризаційного доступу.

Деякі з цих задач розглядаються в технології МІМО. Розглянемо ці задачі дещо детальніше.

3.1. Загальна характеристика фізичних процесів при радіодоступі

У телекомунікаційних системах з радіодоступом відбувається важливе перетворення фізич-

ного сигналу: на передавальній стороні сигнал у вигляді струмів провідності перетворюється в електромагнітне поле (струм зсуву). На приймальній стороні відбувається зворотне перетворення.

212

Всі ці перетворення здійснюються в антені. В дуплексних лініях зв’язку часто передавальна анте-

на одночасно є і приймальною (рис. 21).

Радіо

Рпр

 

 

 

 

 

 

 

Рпр

Радіо

приймач

 

 

 

 

 

 

 

приймач

 

 

 

GА1

напрямок А1

 

А2

GА2

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

напрямок А2

 

А1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радіо

 

 

А1

 

 

 

А2

Радіо

Рпер

 

 

 

 

 

 

 

Рпер

передавач

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

передавач

Рис. 21. Структура дуплексної радіолінії зв’язку

Коефіцієнт підсилення антени

ефективної площі апертури

Seô :

GA

залежить як від робочої частоти сигналу f c , так і від

GA 4

Seô

,

(13)

2

 

 

 

де Seô S Kâ.ï ; Kâ.ï 0,5...0,8 — коефіцієнт використання площі антени.

За допомогою виразу (13) визначається максимальний рівень прийому (передачі) сигналу по головній пелюстці діаграми спрямованості (ДС). В інших напрямах G( , ) цей рівень менший.

Приклад ДС антени подано на рис. 22.

Нуль

діаграми

 

 

напрямок

Задня

 

максимального

пелюстка

 

випромінювання

 

 

Головна

 

Бокові

пелюстка

 

 

 

пелюстки

 

Рис. 22. Діаграма спрямованості антени (варіант)

З рисунка видно, що в ДС можна виділити зону головної пелюстки, де визначається її шири-

на 2 , область бічної і задньої пелюсток. На практиці доступ забезпечується за рахунок взаєм-

ної орієнтації (юстування) головних пелюсток передавальної і приймальної антени одну на іншу.

При цьому забезпечується необхідна енергетика в радіолінії, яка визначається рівнянням передачі

(14) або з урахуванням додаткових чинників у радіоканалі, [дБ]:

P

Ð

G

G

W W

,

(14)

ï ð

ï åð

ï åð

ï ð

c äî ä

 

 

213

де Wäî ä — додатковий множник, що дає змогу враховувати ослаблення за рахунок дій різних фі-

зичних механізмів при поширені радіохвиль, у тому числі і вплив завмирань сигналів.

Складнішим є розв’язання задачі радіодоступу декількома (багатьма) користувачами, що ро-

зміщені в різних точках простору, для яких напрями визначаються за значенням кутів i , i = 1, 2, …, N. Для забезпечення такого доступу простіше пристосувати неспрямовану антену, з

круговою ДС. Так роблять у стільниковому зв’язку як на стороні абонентної станції, так і на базо-

вій. Простота рішення досягається за рахунок програшу в енергетиці радіолінії, оскільки неспря-

мована антена має низький коефіцієнт підсилення GA .

Проте існує й інше, більш раціональне рішення для множинного доступу. Так, у технології МІМО пропонується використати багатопроменеву ДС антени базової станції стільникового зв’язку або антени ретранслятора зв’язку для супутникової системи. Приклад такої ДС багатопро-

меневої антени (БПА) подано на рис. 23. Промені у напрямах зв’язку (НЗі) абонентських станцій або земних станцій (ЗСі) можуть встановлюватися лише на період сеансу зв’язку. При цьому за рахунок збільшення коефіцієнта підсилення в кожному з i — напрямів поліпшується енергетика радіолінії. Одночасно з цим, що ще важливіше, з’являється можливість одночасного ведення зв’язку з i-абонентами на одній і тій самій частоті f0 . При цьому розділення (ортогоналізація) ін-

формаційних потоків, що передаються одночасно, в одній і тій же смузі частот відбувається в про-

сторовій площині, за рахунок розділених променів (рис. 23). Це дає змогу значно ефективніше ви-

користовувати виділені ресурси. Іншими словами: вдається в i-раз заощадити спектр робочих час-

тот, або ж відповідно, в i-раз збільшити продуктивність точки доступу чи базової станції. Такий метод множинного доступу має назву просторово-часового доступу, або ж повторного використо-

вування частот. Розглянемо більш детально цей метод, а також інші методи використання просто-

рово-поляризаційних фізичних параметрів, що дає змогу підвищення якісних показників зв’язку на рівні доступу.

НЗ1

НЗ8

 

НЗ2

НЗ7

БС

 

 

НЗ3

НЗ6

 

 

НЗ4

РЗ

НЗ5

ЗС

ЗС

 

ЗСN

1

…

 

2

 

а б

Рис. 23. Приклади орієнтації діаграм спрямованості багатопроменевих антен (БПА) для просторо-

во-часового доступу:

а — на базовій станції стільникового зв’язку з орієнтацією

214

на i-напрямки зв’язку НЗ; б — на ретрансляторі зв’язку супутникової системи з орієнтацією на i-

земні станції ЗС, і = 1, …, N

3.2. Метод просторово-часового доступу

Відомий досить простий алгоритм функціонування точки доступу чи базової станції з прос-

торово-часовим доступом. Процедура надання ресурсу станції складається з чотирьох основних етапів:

1. Прийом заявки від абонента. Ця заявка приймається неспрямованою або слабо спрямова-

ною антеною. Одночасно визначається напрям надходження сигналу заявки.

2.У напрямі абонента, що викликає, встановлюється вузький промінь БПА.

3.Проводиться пошук абонента, що викликається, в межах дії роумінгу неспрямованими антенами базових станцій. Після відповіді цього абонента в його напрямі також встановлюється вузький промінь БПА цієї або іншої базової станції.

4.Забезпечується зв’язок між абонентами, а в кінці сеансу встановлені промені прибира-

ються або переорієнтовуються на чергових абонентів.

Схему організації напрямів зв’язку базової станції з абонентами i і j при просторово-

часовому доступі подано на рис. 24.

 

 

Напрямок зв`язку на

 

 

абонента i

промінь ДС БПА

 

зона дії

 

i

ненаправленої

 

антени

 

 

Напрямок зв`язку

j

на абонента j

 

БС

Рис. 24. Схема зв’язку між i і j абонентами при просторово-часовому доступі

ДС БПА може бути створена різними способами. З теорії антен відомо, що діаграма спрямо-

ваності G( ) в далекій зоні (коли розміри апертури d

R — відстані до точки спостереження) і

розподіл електромагнітного поля по апертурі f (x) пов’язані між собою перетворенням Фур’є:

 

G( ) g( , x) f (x)e jrdx,

(15)

 

 

 

де g ( , x)

— множник спрямованості елемента dx ; r x sin y(x) cos — різниця ходу

променів.

 

 

215

Функція розподілу

f (x)

— комплексна, вона реалізується вибором амплітуд і фаз струмів у

точках апертури.

Найпростіше апертуру виконати у вигляді дискретних антенних елементів, кожний з яких

має свою функцію випромінювання

i (u),

u

d sin

.

 

 

 

 

 

тенної решітки (АР).

Результуюча ДС АР, що утворена БПА, має вигляд

Така дискретна антена має назву ан-

N

. .

 

 

 

 

 

G(u) wi

(u),

(16)

 

i

 

 

i 1

 

 

 

.

 

 

 

де wi — комплексний ваговий коефіцієнт.

 

 

 

Управління променями такої БПА здійснюється за рахунок зміни параметрів вагових коефі-

цієнтів амплітуд і фаз, які включені в ланцюг кожного антенного елемента АР.

Розглянутий механізм створення необхідної ДС (16) є досить універсальним у тому значенні,

що за такою схемою виконуються всі просторово-поляризаційні задачі в АР: створення БПА, роз-

несений прийом, адаптивний прийом, адаптивна компенсація завад (АКЗ), робота адаптивних ан-

тенних решіток (ААР), фазованих АР (ФАР), множинний доступ, — усі ці та інші задачі об’єднуються під брендом MIMO. Приклад електричної схеми таких антенних решіток подано на рис. 25.

S

t

 

S t

 

.

t

 

 

А

S

t w

 

 

1

1

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

S t

 

 

S

.

t

А

2

 

 

t w

 

 

 

2

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

2

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

.

t

 

 

S t w

 

 

m

m

 

А

Sm t

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

w

 

 

...

 

m

 

...

 

 

 

 

Пристрій

 

 

 

 

управління

 

 

 

до РПП

 

 

 

 

 

 

m . .

t

 

S

t

w

t S

 

i

i

 

 

 

 

і

 

 

Рис. 25. Загальна структура вагового складання множинних сигналів Si (t) з комплексним коефі-

.

цієнтом wi (t)

Источник: https://studfile.net/preview/16436030/

Смотрите также:

_1966(~1
_files_materials_5053_prog.ntr
_Антонян Ю.М., Сексуальные преступления. Чикатило и другие
_РГР № 1 (2)
- Габариты и масса 27
!Фармакология препаратов для терапии заболеваний дыхательных путей
'Исламское государство': причины возникновения, тенденции развития, технологии противостояния