Kotiin-Lataa ohjelmisto-Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) - esitys. Kurssityö Spread Spectrum Modulation

Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) - esitys. Kurssityö Spread Spectrum Modulation

Radioviestintätekniikoissa erittäin tärkeä rooli toistaa laajennetun spektrin. Tämä menetelmä ei kuulu mihinkään edellisessä luvussa määritellyistä kategorioista, koska sillä voidaan siirtää sekä digitaalista että analogista dataa analogisella signaalilla.

Alun perin hajaspektrimenetelmä luotiin tiedustelu- ja sotilastarkoituksiin. Menetelmän pääideana on jakaa informaatiosignaali laajalle radiokaistalle, mikä vaikeuttaa lopulta signaalin vaimentamista tai sieppaamista. Ensimmäinen kehitetty hajaspektrijärjestelmä tunnetaan nimellä taajuushyppelytekniikka. Nykyaikaisempi hajaspektrijärjestelmä on suorasekvenssimenetelmä. Molempia menetelmiä käytetään erilaisissa langattomissa standardeissa ja tuotteissa.

Alla, lyhyen yleiskatsauksen jälkeen, näitä hajaspektrimenetelmiä käsitellään yksityiskohtaisesti. Lisäksi tässä luvussa tarkastellaan hajaspektrimonipääsymenetelmää.

Niin uskomattomalta kuin se kuulostaakin, taajuudensäätömenetelmää käyttävän spektrin laajentamisen keksi Hollywood-elokuvatähti Hedy Lamarr vuonna 1940 26-vuotiaana. Vuonna 1942 Lamarr patentoi keksintönsä (US-patentti 2 292 387, päivätty 11. elokuuta 1942) yhdessä kumppanin kanssa, joka alkoi osallistua työhön hieman myöhemmin. Tyttö ei saanut patentista voittoa, koska hänen löytämänsä viestintämenetelmä oli hänen panoksensa Yhdysvaltojen osallistumiseen toiseen maailmansotaan.

7.1. Hajaspektrin käsite

Kuvassa Kuva 7.1 esittää hajaspektrijärjestelmän avainelementit. Tulosignaali syötetään kanavakooderille, joka generoi analogisen signaalin suhteellisen kapealla kaistanleveydellä keskittyen tietylle taajuudelle. Sitten signaali moduloidaan käyttämällä numerosarjaa, jota kutsutaan hajotuskoodiksi tai hajotussekvenssiksi. Tyypillisesti, vaikkakaan ei aina, laajennuskoodi generoidaan satunnaislukugeneraattorilla. Moduloinnin seurauksena lähetettävän signaalin kaistanleveys laajenee merkittävästi (eli signaalispektri laajenee). Kun signaali on vastaanotettu, se demoduloidaan käyttämällä samaa hajotuskoodia. Viimeinen vaihe on lähettää signaali kanavadekooderille tietojen palauttamiseksi.

Riisi. 7.1. Yleinen kaava digitaalinen järjestelmä hajaspektriviestintää

Ylimääräinen spektri tarjoaa seuraavat edut.

, joka tunnetaan nimellä koodijakomultipleksointi (CDM) tai koodijakomonipääsy (CDMA). Spektrin laajennus puuskittaista rakennemuutosta taajuus Spektrin laajentaminen taajuushyppelyllä (Frequency Hyppylevitys


Spectrum, FHSS) on menetelmä, joka perustuu kantoaallon taajuuden säännölliseen muuttamiseen lähettimen ja vastaanottimen tunteman algoritmin mukaisesti. Toteutusperiaatteet: Radiokanavan taajuusalue on jaettu numeroituihin alikanaviin; Algoritmin toiminnan aikana generoidaan näennäissatunnainen numerosarja, jokaiseen numeroon liittyy taajuusalikanavanumero; Yhden yksittäisen bitin lähetyksen aikana taajuus ei välttämättä muutu (hidas leviäminen) tai vaihtuu useita kertoja (nopea leviäminen); Lineaariseen koodaukseen käytetään taajuus- tai vaihemodulaatiota. Menetelmän ominaisuudet: Erillistä alikanavaa kuunneltaessa saadaan kohinamainen signaali, joka ei salli lähetetyn datan palautusta; Käytön tapauksessa nopea laajentuminen


spektri, erillisen alikanavan kautta lähetetyn signaalin vääristyminen ei johda lähetetyn bitin katoamiseen; Tämän seurauksena kantoaaltotaajuuksien muuttaminen vähentää symbolien välisten häiriöiden vaikutusta; Menetelmän avulla voidaan järjestää useiden tietovirtojen multipleksointi - kullekin virralle valitaan erillinen näennäissatunnainen sekvenssi; Käyttöönoton helppous. Suoraan sarjan laajennus spektri Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) - menetelmä perustuu jokaisen lähetetyn bitin korvaamiseen N bitillä, mikä lisää N-kertaista lähetin ja spektrin laajennus. Toteutusperiaate: Jokainen lähetetty binääriyksikkö korvataan bittisekvenssillä, jota kutsutaan alkeissekvenssiksi (hajautus). Binäärinen nolla korvataan hajotussekvenssin käänteisarvolla. Hajotussekvenssibittiä kutsutaan alkeissignaaliksi (chip). Sirujen siirtonopeutta kutsutaan sirun nopeudeksi. Alkeissekvenssin bittien lukumäärää kutsutaan hajautuskertoimeksi;


Esimerkki: Jos sirujärjestys on (Barker-sekvenssi), seuraava sirusekvenssi lähetetään lähetystä varten:


Menetelmän ominaisuudet: Mitä suurempi laajennuskerroin, sitä laajempi on lähetettävän signaalin spektri; Menetelmä tarjoaa vähemmän suojaa häiriötä vastaan ​​kuin FHSS-menetelmä, koska signaalin vääristymä kapealla taajuuskaistalla voi johtaa vastaanotetun bitin virheelliseen tunnistamiseen;


Code Division Multiplexing Access (CDMA) perustuu DSSS-menetelmään. Toteutusperiaatteet: Lähetysprosessin aikana jokainen CDMA-verkkosolmu käyttää ainutlaatuista alkusekvenssiä (EP); Merkitään m:llä laajenevan sekvenssin pituus, e:tä vastaava Vektori. merkitsemme S:tä, e.p:n komplementtia (inversiota). merkitään S (vektorin kirjoittamiseen käytetään bipolaarista merkintää: binääri 0 merkitään -1:llä, binäärinen yksi +1). Elementaariset sekvenssit valitaan siten, että ne ovat pareittain ortogonaalisia. Ne. kullekin vektorille S ja T niiden normalisoidun skalaaritulon ST on oltava yhtä suuri kuin 0: Σ i=1 m 1 – m S i T i = 0 ST


Arvosta ST = 0 seuraa ST=0. Huomaa, että normalisoitu skalaaritulo e.p. itsessään on yhtä suuri kuin 1. Σ i=1 m 1 – m SiSiSiSi SS = Σ i=1 m 1 – m Si2Si2 = Σ m 1 – m ±1 2 = = 1 SS = -1 Oletetaan, että kaikki asemat ovat synkronoituja, t.e. Kaikki asemat alkavat lähettää databittejä samanaikaisesti. klo samanaikainen lähetys bipolaariset signaalit summautuvat lineaarisesti. Esimerkki 1. Jos asema A, B ja C lähettävät +1, -1 ja +1, tulos on +1.


Esimerkki 2. Käytä asemien A, B, C seuraavia ep.: A: = () B: = () C: = () Tarkastellaan esimerkkejä näiden asemien samanaikaisesta tiedonsiirrosta: _ _ 1 C = () _ 1 1 B+C = () 1 0 _ A+B = () A+B+C = ()


Vastaanotin tietää etukäteen kaikkien lähetysasemien perussekvenssit. Dekoodausta varten lasketaan vastaanotetun sekvenssin (vastaanotettujen signaalien summa) ja aseman alkeissekvenssin normalisoitu skalaaritulo. Esimerkki 3. Olkoon asemien A, B ja C lähettää vastaavasti 1, 0, 1 (kaksinapaisella merkinnällä +1, -1, +1). Vastaanotin vastaanottaa signaalien summan S=A+B+C, sitten SA = (A+B+C)A = AA + BA + CA = = 1 SB = (A+B+C)B = AB + BB + CB = = -1 SC = (A+B+C)C = AC + BC + CC = = 1 Anna asemien A, B ja C lähettää vastaavasti 1, 0, _ (kaksinapaisella merkinnällä +1, -1, _) . Vastaanotin vastaanottaa signaalien summan S=A+B, jolloin SA = (A+B)A = AA + BA = 1+0 = 1 SB = (A+B)B = AB + BB = 0-1 = - 1 SC = (A+B)C = AC + BC = 0+0 = 0


Menetelmän ominaisuudet: Parittaiset ortogonaaliset sekvenssit generoidaan Walsh-menetelmällä (Walsh-koodit); Mitä pidempi e.p. sitä suurempi on sen oikean tunnistamisen todennäköisyys kohinan taustalla (käytännössä käytetään usein 64 tai 128 chipin sekvenssejä); Luotettavuuden lisäämiseksi käytetään virheenkorjauskoodeja. Eri asemista vastaanotettujen signaalien tehon tasaamiseksi käytetään tehon kompensointimenetelmää (kuin heikompi signaali saanut tukiasemalta vielä enemmän voimakas signaali matkaviestimen on lähetettävä). Algoritmin kuvauksen oletukset: Verkkoasemien synkronointi; Kaikkien vastaanotettujen signaalien tehojen yhtäläisyys (ekvipituus matkaviestimet tukiasemalta); Tietoa tukiasema e.p. kaikki lähetysasemat.


Kehysmuoto Kehyksen ohjaus KestoA.1A. 2A. 3Numero A.4Data Tarkistussumma VersionType DS:ään DS:stä MFRepeatPower Jatkuu WSubtypeO Kehystyypit: tietopalvelun ohjaus 1.Frame-ohjaus (2 tavua) Versio (2 bittiä) – protokollaversio; Tyyppi (2 bittiä) – kehystyyppi (informaatio, palvelu, ohjaus); Alatyyppi (4 bittiä) – kehyksen alatyyppi (CTS, RTS, signalointi, todennus jne.); Tietokehys:


DS:lle (1 bitti) – kehys lähetetään jakelujärjestelmän suuntaan; DS:stä (1 bitti) – kehys lähetetään jakelujärjestelmän suuntaan; MF (enemmän fragmentteja, 1 bitti) – osoittaa, että toinen fragmentti seuraa; Repeat (1 bitti) – osoitus fragmentin toistuvasta lähettämisestä; Virta (1 bitti) – ohjaa asemaa siirtymään virransäästötilaan tai poistumaan siitä; Jatka (enemmän dataa, 1 bitti) – osoittaa, että lähettäjällä on enemmän kehyksiä edelleen lähetettävänä; W (1 bitti) – ilmaisee WEP-salauksen käytön; O (1 bitti) – ilmaisee tarpeen käsitellä kehyksiä tarkasti järjestyksessä;


2. Kesto (2 tavua) – ilmaisee arvioidun kehyksen lähetysajan ja kuittauksen vastaanoton (ACK) 3. A.1 (6 tavua) – lähettäjän osoite 4. A.2 (6 tavua) – vastaanottajan osoite 5. A .3 (6 tavua) – lähdesolun osoite 6.Number (2 tavua) – sisältää 4-bittisen fragmenttinumeron alikentän, jota käytetään fragmentointiin ja uudelleenkokoonpanoon, sekä 12-bittisen sarjanumero, käytetään kehysten numerointiin; 7. A.4 (6 tavua) – kohdesolun osoite; 8. Data (tavu) – lähetetty data; 9. Tarkistussumma (4 tavua). Kentät A3 ja A4 puuttuvat ohjauskehyksistä. Palvelukehyksissä (RTS, CTS, ACK) kentät A3, A4, Number, Data puuttuvat.


Radiopeittoalueen pienentäminen hyväksyttävälle vähimmäistasolle (ihanteellinen - radiopeittoalueen ei tulisi ulottua valvotun alueen ulkopuolelle). MAC-todennukseen perustuva kulunvalvonta. Käyttämällä ainutlaatuisia taajuushyppelysarjoja FHSS-tekniikassa. Laitteiden suodatus ennalta määritettyjen IP-osoitteiden perusteella. WEP:n (Wired Equivalent Privacy) käyttö – RC4-algoritmiin perustuva salaus 64- ja 128-bittisillä avaimilla (algoritmista löydettiin vakavia haavoittuvuuksia). Suojausmenetelmät toteutettu vuonna WiFi-laitteet:


IEEE 802.1x -standardiin perustuva todennus ja valtuutus - AAA-palvelimien (esim. RADIUS) ja dynaamisten salausavaimien käyttö. WPA- ja WPA2 (Wi-Fi Protected Access) -protokollien käyttäminen. WPA toteuttaa väliaikaisten salausavaimien periaatetta ja on yhdistetty TKIP Temporal Key Integrity Protocol -protokollaan (WPA kehitettiin WEP:n korvaamiseksi). Vuonna 2008 WPA-tekniikat haavoittuvuuksia löydetty. WPA2 toteuttaa i-standardin – luotettavan suojausprotokollan, joka käyttää AES (Advanced Encryption Standard) -salausalgoritmia. Toteutus WiFi-verkot päällä VPN-pohjainen- virtuaalisen käyttöönotto yksityinen verkko olemassa olevan langattoman verkon yli.

Nykyaikaisin digikameroita tarjoavat käyttäjille mahdollisuuden valita alkuperäisen ISO-alueen ja sen laajennetun tilan välillä.

Kokeneet valokuvaajat ymmärtävät hyvin, mitkä kameran toiminnot ovat todella hyödyllisiä ja mitä ei käytännössä käytetä heidän työssään ja valmistaja lisäsi ne markkinointitempuna. Aloittelijat voivat helposti hämmentyä kameraa valitessaan monissa eri vaihtoehdoissa, esimerkiksi mikä on ISO ja kuinka valita oikea toimiva ISO-alue.

Valitse alkuperäisen tai laajennetun ISO-alueen välillä

Kun digitaalikameran ISO-arvoa muutetaan, käyttäjä säätää signaalin voimakkuutta ja muuttaa siten pakotetun vahvistuksen suhdetta anturin valonvastaanottokykyyn. On olemassa tietyt vähimmäis- ja enimmäisarvot ISO-vahvistus - tätä aluetta kutsutaan vakioksi. Kun standardiarvoja pienennetään tai ylitetään, kameran anturit eivät pysty lukemaan tietoja riittävästi.

Vielä jonkin aikaa valoherkkyysarvon ylärajaa pidettiin horjumattomana, mutta laitteiston ja ohjelmiston nopea kehitys nykyaikaiset kamerat antoi meille mahdollisuuden saavuttaa uskomattomia korkeuksia. Sama koskee ISO-alueen alempaa arvoa - moderni tekniikka voit vähentää sitä merkittävästi. Pohjimmiltaan valokuvien ottaminen laajennetulla ISO-alueella on samanlaista kuin valokuvan jälkikäsittely tietokoneella, vain tämä prosessi tapahtuu suoraan itse kamerassa.

Kuinka suurentunut ISO-alue voi vaikuttaa valokuviin

Kameroissa, joissa on suuri ISO-alue, käytetään antureita, joiden valoherkkyys on sama kuin perinteisissä kameroissa. Edistynyt ISO-alueet, kuten esimerkiksi ISO 12800, ISO 25600, ISO 51200, ISO 102400 saadaan käyttämällä perinteisiä antureita ja elektroniset piirit, jonka valoherkkyyttä lisätään ohjelmiston avulla. Tästä seuraa, että laajennettu ISO-alue ei ole muuta kuin markkinointitemppu.

Väitteet, että kamera pystyy kuvaamaan ISO 102400:aan asti, ovat vaikuttavia aloitteleville valokuvaajille, mutta se ei tarkoita, että he ostavat kameraa ostaessaan sensorin, jolla on niin korkea valoherkkyys. Itse asiassa nämä arvot saavutetaan kiitos ohjelmisto, ja ne näkyvät usein huonolaatuisissa kuvissa suuri määrä digitaalista kohinaa.

Äärimmäisyydessä otettuja kuvia korkeat arvot ISO-kuvat näyttävät hyvältä vain mustavalkoisena kuvattaessa, mikä tekee tyhjäksi tämän laajennetun ISO-alueen kameroiden edun.

Huomaavainen käyttäjä huomaa varmasti, että kamera ottaa kuvia laajennetulla ISO-alueella JPEG-muodossa, mutta ei RAW-muodossa. Tämä johtuu siitä, että RAW-tilassa kuvattaessa digitaalinen negatiivi muodostuu minimaalisella käsittelyllä, koska tämä laajentaa mahdollisuuksia kehysten jälkikäsittelyyn valokuvaeditorien avulla. (On kuitenkin syytä mainita, että jotkut valmistajat sallivat mahdollisuuden käyttää laajennettua ISO-aluetta kuvattaessa RAW-muodossa.)

Suuremman ISO-alueen käyttämisestä voi olla hyötyä JPEG-valokuvaajille, jotka eivät jälkikäsittele kuvia. On silti tarpeen ottaa huomioon, että joudut sulkemaan silmäsi laadulta.

2.4.2. Suora hajaspektrimenetelmä. Mobiili- ja langattoman viestinnän teorian perusteet

2.4.2. Suora hajaspektrimenetelmä

Suoran spektrilaajennusmenetelmän tärkeä ominaisuus on leveys signaalin spektri Referenssitaajuutta ja siten radiosignaalia moduloivaa ei pääosin määrää lähetysnopeus hyödyllistä tietoa, mutta PSP-parametreilla.

Alkeista PSP-pulssia kutsutaan siruksi. Jokainen tietobitti, sen jälkeen kun se on kerrottu muistin kaistanleveydellä, näytetään useilla siruilla. (Esimerkiksi 128 PSP-sirua näyttää yhden informaatiobitin.) Radiokanavan nopeus määräytyy kanavakooderin lähdön lähetysnopeuden ja bittivälin alibittien määrän tulona. Tyypillisesti radiokanavan siirtonopeus mitataan megabipuina sekunnissa (Mchip/s).

Näennäissatunnaiset sekvenssit muodostetaan yleensä käyttämällä loogisia ketjuja, jotka toteuttavat deterministisiä algoritmeja. Kuvassa Kuvassa 2.5 on esimerkki tällaisesta piiristä, joka sisältää sarjaan kytkettyjen elementtien siirtorekisterin, jossa on kaksi vakaata tilaa ja joitain logiikka piiri takaisinkytkentäpiirissä.

Rekisteriin tallennettu binäärimerkkijono 0 ja 1 siirtyy rekisterissä oikealle, kun seuraava kellopulssi syötetään; rekisterin viimeisen solun symboli tulostetaan sekvenssin seuraavana symbolina;

kaikkien tai joidenkin rekisterisolujen symbolit syötetään loogiseen takaisinkytkentäpiiriin, jossa muodostetaan palautesymboli ja lähetetään se ensimmäiseen rekisterisoluun. Kellopulssien toistojakso määrittää sekvenssin perussymbolin (sirun) keston. Jos takaisinkytkentäsilmukka sisältää vain XOR-portteja, jotka ovat yleisimmin käytettyjä portteja, tämä laite

kutsutaan lineaariseksi näennäiss(LPS). Tässä tapauksessa seuraavan symbolin arvo takaisinkytkentäpiirin lähdössä määräytyy seuraavalla toistuvuussuhteella: jossa symboli “+” tarkoittaa summausmoduulia 2 ja kertoimia

ja symbolit saavat arvot 0 tai 1. Looginen takaisinkytkentäpiiri on tässä tapauksessa modulo 2 -summain. Rekisterisolujen alkutila ja loogisen takaisinkytkentäpiirin rakenne määräävät täysin rekisterisolujen myöhemmän tilan. Jos otetaan jokin siirtorekisterin tila alkutilaksi, niin läpi N sykliä, tämä tila toistuu uudelleen. Jos rekisteröimme samalla merkkijonon solun lähtöön numerolla minä , niin tämän sekvenssin pituus on yhtä suuri kuin N. Rekisterisolujen alkutila ja loogisen takaisinkytkentäpiirin rakenne määräävät täysin rekisterisolujen myöhemmän tilan. Jos otetaan jokin siirtorekisterin tila alkutilaksi, niin läpi Seuraavassa

baareissa tämä sarja toistuu uudelleen jne. Rekisterisolujen alkutila ja loogisen takaisinkytkentäpiirin rakenne määräävät täysin rekisterisolujen myöhemmän tilan. Jos otetaan jokin siirtorekisterin tila alkutilaksi, niin läpi Määrä Rekisterisolujen alkutila ja loogisen takaisinkytkentäpiirin rakenne määräävät täysin rekisterisolujen myöhemmän tilan. Jos otetaan jokin siirtorekisterin tila alkutilaksi, niin läpi kutsutaan sekvenssin jaksoksi. Merkitys kiinteällä rekisteripituudella m riippuu nollasta poikkeavien painotuskertoimien määrästä Kanssa kiinteällä rekisteripituudella ja vastaavien hanojen sijainti rekisterissä. Esimerkiksi yhtälöstä (2.6) seuraa, että jos jossain vaiheessa kaikkien rekisterisolujen tila on 0, niin kaikki seuraavat sekvenssin elementit rekisterin lähdössä ovat nollia. Siirtorekisterissä on erilaisia ​​nollasta poikkeavia tiloja. Näin ollen siirtorekisterin generoima lineaarisen kaistanleveyden jakso soluja, ei saa ylittää merkkiä. PSP jaksolla, generoitu lineaarisella siirtorekisterillä palautetta enimmäispituus tai lyhyemmin M-sekvenssit. PSP-toistojakson kesto voi olla kymmenistä satoihin tunteihin.

Laite, jonka toimintakaavio on esitetty kuvassa. 2.5 voidaan kutsua digitaaliseksi koneeksi. Jos sen muodostama sekvenssi kuvataan yhtälöllä (2.6), niin tällaiset automaatit määritellään yleensä ominaispolynomilla:

missä ja. Vektoriarvo määrittää täysin PSP-generointikoneen rakenteen: jos kerroin on , tämä tarkoittaa, että solun numeron lähtö sykliä, tämä tila toistuu uudelleen. Jos rekisteröimme samalla merkkijonon solun lähtöön numerolla ei kytketty takaisinkytkentäpiiriin; klo sykliä, tämä tila toistuu uudelleen. Jos rekisteröimme samalla merkkijonon solun lähtöön numerolla th lähtö on kytketty.

On olemassa melko suuri määrä menetelmiä näennäissatunnaisten sekvenssien muodostamiseksi, joiden tilastolliset ominaisuudet ovat hyvin tutkittuja. Niiden autokorrelaatiofunktiolla on selvä maksimi, ja ristikorrelaatiofunktiolla on satunnainen kohinamainen luonne, jolla on alhainen arvotaso. Uusia tapoja toteuttaa PSP:tä kehitetään tänään.

Hajaspektriradiosignaalin vastaanottamiseen on kaksi tapaa. Esimerkiksi, kerro ensin alkuperäinen bittisekvenssi kanavakooderin lähdöstä PSP-signaalilla, mikä laajentaa spektriä. Käytä sitten vastaanotettua signaalia kantoaaltotaajuuden värähtelyjen modulointiin. Toisessa modulaatiossa voit käyttää menetelmiä vaihemodulaatio(BPSK, QPSK) tai amplitudivaihe (QAM). Esimerkki tällaisen menetelmän rakentamisesta laajennetun spektrin radiosignaalin muodostamiseksi on esitetty kuvion 1 toiminnallisessa kaaviossa. 2.6.

Riisi. 2.6. Hajaspektriradiosignaalin generoinnin toiminnallinen kaavio

Tämän piirin kantataajuussuodatin on suunniteltu tuottamaan kantataajuinen signaali, jolla on vaadittu tehospektritiheysmuoto ja vaadittu taajuuskaista. Kuitenkin nyt suodatintulossa signaalilla on paljon laajempi spektri, joten radiosignaalilla on myös a IN kertaa leveämpi spektri kuin perinteisellä kapeakaistaisella radiosignaalilla.

Samanlainen tulos saadaan, jos ensin moduloidaan kantoaaltotaajuuden värähtelyjä bittisekvenssillä käyttämällä BPSK-, QPSK- tai QAM-menetelmiä ja sitten moduloidaan vastaanotettu radiosignaali PSP-pulsseilla.

Suora laajennus spektri suoritetaan kertomalla informaatiosignaali PSP-signaalilla , muodostetaan näennäissatunnaisesta sekvenssistä koko viestintäistunnon ajan. Tämän seurauksena moduloiva signaali voidaan kirjoittaa:

Kuvassa Kuva 2.7 esittää likimääräisen kuvan alkuperäisen bittisekvenssin osasta, PSP-signaalista ja niitä vastaavista spektreistä.

Riisi. 2.7. Likimääräinen näkymä bittisekvenssin ja muistin kaistanleveyden välinen suhde

Hajaspektrisignaaleilla on mielenkiintoinen ominaisuus. Kun bittisekvenssi kerrotaan ensin PSP-signaalilla (lähettimessä), spektri laajenee kaistalle. Vastaanottimessa syötetty hajaspektriradiosignaali syötetään ensimmäiseen demodulaattoriin, joka myös syötetään samalla kaistanleveydellä kuin lähettimessä. Kun tuloradiosignaali kerrotaan PSP-signaalilla ensimmäisen demodulaattorin lähdössä, saadaan radiosignaali, jonka spektri taas kapenee ja tulee yhtä leveäksi kuin kanavabittisekvenssin spektri. On tärkeää huomata, että bittisekvenssin ensimmäisessä kertolaskussa (lähettimessä) PSP-signaalilla spektri laajenee ja toinen kertolasku (vastaanotindemodulaattorissa) samalla PSP:llä kaventaa spektrin jälleen alkuperäiseen. kanavabittien spektri. Tällä hajaspektrisignaalien ominaisuudella on erittäin hyödyllinen rooli vähentämisessä negatiivinen vaikutus häiriötä Oletetaan, että radiokanavassa on kapeakaistaista (tahallista tai tahallista) häiriötä, jonka spektri on signaalin laajennetun spektrin sisällä. Kun häiriö yhdessä signaalin kanssa osuu ensimmäisen demodulaattorin vastaanotintuloon, PSP kertoo signaalille toisen kerran, sen spektri kapenee ja häiriöt läpikäyvät ensimmäisen kertolaskunsa PSP:n kanssa, sen spektri laajenee ja sen energia "hajautuu" laajalle taajuusalueelle (katso kuva 2.8, A). Kun kaistanpäästösuodatin (esimerkiksi välitaajuudella) valitsee hyödyllisen signaalin spektrin, vain pieni osa häiriöenergiasta putoaa sen kaistalle. Siksi jopa suhteellisen voimakkailla kapeakaistaisilla häiriöillä on mitätön vaikutus.

a – kapeakaistaiset häiriöt; b – laajakaistahäiriöt

Kun laajakaistahäiriö osuu vastaanottimen tuloon yhdessä hyödyllisen signaalin kanssa (kuva 2.8, b) PSP:llä kertomisen jälkeen sekä signaalin että kohinan spektrit kaventuvat suhteellisesti. Jos heillä olisi erilaiset raidat ja erilaiset keskitaajuuksia, niin häiriöt ja signaali voidaan erottaa kaistanpäästösuodattimella. Tämä immuniteetti häiriöille tekee houkutteleva käyttö hajaspektrisignaaleja häiriöiden läsnäollessa.

Monitiesignaalin etenemisen olosuhteissa heijastuneet kopiot saapuvat vastaanottimen sisäänmenoon viiveellä suhteessa pääsignaaliin. Jos kopioiden viive on pidempi kuin sirun kesto, ne voidaan erottaa pääsignaalista. Bittipulsseilla moduloidussa kapeakaistaisessa signaalissa bittipulssin kesto on melko pitkä ja signaalin heijastuneilla kopioilla on aikaa mennä päällekkäin pääsignaalin kanssa. Sirupulssien kesto on paljon lyhyempi, joten heijastuneet signaalit eivät välttämättä mene päällekkäin pääsignaalin kanssa.

Vielä yksi hajaspektrisignaalien ominaisuus on huomioitava. Koska yhden kanavan hajaspektriradiosignaalin leveys on merkittävästi lisää leveyttä signaalin spektri, joka saadaan kanavien taajuusjaolla (kapeakaista), niin näiden radiosignaalien samalla säteilyteholla laajennetun spektrin signaalin spektritehotiheys osoittautuu paljon pienemmäksi eikä välttämättä edes ylitä spektritehoa melun tiheys. Tämä varmistaa laajakaistasignaalien hyvän salaisuuden.

Matkaviestinjärjestelmille on myös tärkeää, että eri tilaajien välistä taajuusjakauman ongelmaa ei tarvitse ratkaista, koska kaikki tilaajat käyttävät samaa taajuuskaistaa. Kapeakaistamodulaatiomenetelmissä taajuussuunnitteluongelman ratkaiseminen on pakollista.

Laajakaistasignaalin tärkeä ominaisuus on sen pohja, jonka merkitys on lähetettävän signaalin taajuuskaistan suhteellinen kasvu radiokanavalla verrattuna bitin (alkuperäisen) signaalin taajuuskaistaan. Signaalin pohjan koko: . Yleensä signaalikanta määritetään desibeleinä: . Käytännössä signaalikanta on tarkoituksenmukaisempaa määritellä alkuperäisen signaalin spektrin leveyden ja PSP:n (sirun) perussymbolin keston tulona: . Monista syistä on kätevää käyttää PSP-sirun kestoa siten, että hajaspektrisignaalin kanta on kokonaisluku. Vastaanottopuolella on kätevää käyttää konseptia käsittelyvoitto, jonka arvo on numeerisesti yhtä suuri kuin signaalikannan arvo ja tarkoittaa vahvistusta, joka johtuu spektrin käänteisestä kaventumisesta laajennetusta alkuperäiseen: .

Listataanpa lyhyesti suorien hajaspektrisignaalien ominaisuuksia, jotka ovat tärkeimpiä monipääsyn järjestämisen kannalta matkaviestintäjärjestelmissä, joissa on mobiiliobjekteja.

· Useita pääsyä. Jos siirtokanavaa käyttää samanaikaisesti useita tilaajia, niin kanavalla on samanaikaisesti useita suoria hajaspektrisignaaleja. Jokainen näistä signaaleista vie koko kanavan kaistanleveyden. Tietyn tilaajan signaalivastaanottimessa suoritetaan käänteinen operaatio - tämän tilaajan signaalin konvoluutio käyttämällä samaa näennäissatunnaista signaalia, jota käytettiin tämän tilaajan lähettimessä. Tämä operaatio keskittää jälleen vastaanotetun laajakaistasignaalin tehon kapealla taajuuskaistalla, joka on yhtä suuri kuin informaatiosymbolien spektrin leveys. Jos ristikorrelaatiofunktio pseudosatunnaisten signaalien välillä tästä tilaajasta ja muut tilaajat ovat melko pieniä, niin koherentin vastaanoton aikana vain pieni osa jäljellä olevien tilaajien signaalitehosta putoaa tilaajan vastaanottimen tietokaistalle. Tietyn tilaajan signaali vastaanotetaan oikein.

· Monitiehäiriö. Jos spektrin levittämiseen käytetyllä näennäissatunnaisella signaalilla on ihanteellinen autokorrelaatiofunktio, jonka arvot intervallin ulkopuolella ovat nolla, ja jos vastaanotettu signaali ja tämän signaalin kopio toisessa säteessä siirtyvät ajassa määrä, joka on suurempi kuin , silloin kun signaali on taitettu, sen kopiota voidaan pitää häiritsevänä häiriönä, joka tuo vain pienen osan tehosta informaatiokaistalle.

· Kapeakaistainen häiriö. Koherentissa vastaanotossa vastaanotin kertoo vastaanotetun signaalin kopiolla pseudosatunnaissignaalista, jota käytetään spektrin levittämiseen lähettimessä. Tämän seurauksena kapeakaistaisen häiriöspektrin hajautus suoritetaan vastaanottimessa, samalla tavalla kuin se, joka suoritettiin informaatiosignaalilla lähettimessä. Tämän seurauksena vastaanottimen kapeakaistaisten häiriöiden spektri laajenee IN kertaa missä IN- hajautuskerroin, jotta vain pieni osa häiriötehosta putoaa informaatiotaajuuskaistalle IN kertaa pienempi kuin alkuperäinen häiriöteho.

· Sieppauksen todennäköisyys. Koska suora hajaspektrisignaali vie järjestelmän koko taajuuskaistan koko lähetysajan ajan, sen säteilyteho kaistanleveyden 1 Hz:tä kohti on hyvin pieni. Siksi tällaisen signaalin havaitseminen on erittäin vaikea tehtävä.

Laajakaistasignaalien käytöllä on etuja ja haittoja, jotka ovat yleensä luontaisia ​​kaikille niiden muodostusmenetelmille.

Laajakaistasignaalien edut:

  • tarvittavan luominen näennäissatunnaisia ​​signaaleja voidaan tarjota yksinkertaisilla laitteilla (vuororekisterit);
  • hajaspektritoiminta voidaan toteuttaa yksinkertainen kertolasku tai lisäystä digitaalisia signaaleja modulo 2;
  • kantoaaltogeneraattori on yksinkertainen, koska on välttämätöntä generoida harmoninen kantoaalto vain yhdellä taajuudella;
  • voidaan toteuttaa koherentti signaalin vastaanotto suoralla hajaspektrillä;
  • järjestelmän tilaajien välistä synkronointia ei tarvitse varmistaa.

Laajakaistasignaalien haitat:

tukiaseman vastaanottimen sisääntulossa. d irekti s irekti vastaavuus irekti pread pectrum ) - laajakaistainen suora hajaspektrimodulaatio, on yksi kolmesta pääasiallisesta nykyään käytetystä hajaspektrimenetelmästä (katso hajaspektrimenetelmät). Tämä on menetelmä laajakaistaisen radiosignaalin generoimiseksi, jossa alkuperäinen binäärisignaali muunnetaan näennäissatunnainen sekvenssi

Suora sekvenssimenetelmä (DSSS) voidaan ajatella seuraavasti. Koko käytetty "leveä" taajuuskaista on jaettu tiettyyn määrään alikanavia - 802.11-standardin mukaan näitä alikanavia on 11 Jokainen lähetetty informaatiobitti muunnetaan ennalta määrätyn algoritmin mukaan 11:n sekvenssiksi. bittiä, ja nämä 11 bittiä lähetetään ikään kuin samanaikaisesti ja rinnakkain (fyysisesti signaalit lähetetään peräkkäin) käyttäen kaikkia 11 alikanavaa. Vastaanoton yhteydessä vastaanotettu bittisekvenssi dekoodataan käyttäen samaa algoritmia kuin koodattaessa. Toinen vastaanotin-lähetin-pari voi käyttää erilaista koodaus-dekoodausalgoritmia ja erilaisia ​​algoritmeja voi olla paljon.

Ensimmäinen ilmeinen tulos tämän menetelmän käytöstä on lähetetyn tiedon suojaus salakuuntelulta ("ulkomainen" DSSS-vastaanotin käyttää eri algoritmia eikä pysty purkamaan tietoa muualta kuin sen lähettimestä).

Tässä tapauksessa lähetetyn signaalin tason suhde kohinatasoon (eli satunnainen tai tahallinen häiriö) pienenee huomattavasti, joten lähetetty signaali on jo erotettavissa yleinen melu. Mutta 11-kertaisen redundanssinsa ansiosta vastaanottava laite pystyy silti tunnistamaan sen.

Toinen erittäin hyödyllinen omaisuus DSSS-laitteet on, että kiitos erittäin matala taso signaalinvoimakkuutensa ansiosta ne eivät käytännössä häiritse perinteisiä radiolaitteita (kapeakaista suuri teho), koska nämä pitävät laajakaistasignaalia kohinana hyväksyttävissä rajoissa. Ja päinvastoin - tavallisia laitteitaÄlä häiritse laajakaistasignaaleja, koska niiden suuritehoiset signaalit ovat "kohinaisia" vain omassa kapeassa kanavassaan eivätkä voi täysin peittää koko laajakaistasignaalia.

Käyttö laajakaistateknologiat mahdollistaa saman radiospektrin osan käytön kahdesti - perinteisillä kapeakaistalaitteilla ja "niiden päällä" - laajakaistaisilla.

Tietosanakirja YouTube

    1 / 3

    ☙◈❧ Sensei-3. ͟͟И͟͟с͟͟к͟͟о͟͟н͟͟н͟ы͟͟й͟͟ ͟͟Ш͟͟͟͟͟͟͟b͟͟͟͟͟͟h.͟ ☙◈❧ Anastasia Novyk äänikirjoja

    2012 Crossing Over A New Beginning "FIRST EDITION"

    ☙◈❧ Ezoosmos ☙◈❧ Epätavallista kalastusta. Piilotettu todellisuus. Tamgan sääntö. Anastasia Novykh.

Tekniikka

Jokaiseen lähetettyyn informaatiobittiin (looginen 0 tai 1) on sisäänrakennettu ns. chip-sekvenssi. Jos informaatiobitit - loogiset nollat ​​tai ykköset - potentiaalisen informaation koodauksen aikana voidaan esittää suorakulmaisten pulssien sarjana, niin jokainen yksittäinen siru on myös suorakulmainen pulssi, mutta sen kesto on useita kertoja lyhyempi kuin informaatiobitin kesto. Sirujen sekvenssi on suorakaiteen muotoisten pulssien sarja, eli nollia ja ykkösiä, mutta nämä nollat ​​ja ykköset eivät ole informatiivisia. Koska yhden chipin kesto on n kertaa pienempi kuin informaatiobitin kesto, muunnetun signaalin spektrin leveys on n kertaa suurempi kuin alkuperäisen signaalin spektrin leveys. Tässä tapauksessa lähetetyn signaalin amplitudi pienenee n kertaa.

Informaatiobitteihin upotettuja sirujaksoja kutsutaan kohinakoodeiksi (PN-sequences), mikä korostaa sitä tosiasiaa, että tuloksena oleva signaali muuttuu kohinaiseksi ja sitä on vaikea erottaa luonnollisesta kohinasta.

Signaalispektrin laajentamiseen käytettyjen sirusekvenssien on täytettävä tietyt autokorrelaatiovaatimukset. Termi autokorrelaatio matematiikassa viittaa funktion samankaltaisuuden asteeseen itsensä kanssa eri ajankohtina. Jos valitset sirusekvenssin, jonka autokorrelaatiofunktiolla on selvä huippu vain yhden ajankohdan osalta, informaatiosignaali Se on mahdollista erottaa melutasolla. Tätä varten vastaanotettu signaali kerrotaan vastaanottimessa samalla sirusekvenssillä, eli lasketaan signaalin autokorrelaatiofunktio. Tämän seurauksena signaalista tulee jälleen kapeakaistainen, joten se suodatetaan kapealla taajuuskaistalla ja kaikki alkuperäisen laajakaistasignaalin kaistalle putoavat häiriöt sen jälkeen, kun ne on kerrottu sirusekvenssillä, päinvastoin muuttuvat laajakaistaiseksi ja katkeavat suodattimet, ja vain osa häiriöistä putoaa kapealle informaatiokaistalle, tehon mukaan on huomattavasti pienempi kuin vastaanottimen sisäänmenoon vaikuttava häiriö (jos ei käytetä Boatswain-algoritmilla varustettua vastaanotinta).



Aiheeseen liittyviä julkaisuja: