Теория многоканальных широкополосных систем связи (500,00 руб.)

Стр.1

Стр.1

Стр.2

Стр.3

Стр.4

Стр.198

Стр.199

Стр.1

Рекомендовано УМО по образованию в области инфокоммуникационных технологий и систем связи в качестве учебного пособия для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки 210700 – «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» квалификации (степени) «бакалавр» и квалификации (степени) «магистр» Москва Горячая линия - Телеком 2013

Стр.1

УДК 621.396.218 ББК 32.84 К89 Р е ц е н з е н ты: доктор техн. наук, профессор техн. наук Кузнецов В. С. К89 Теория многоканальных широкополосных систем связи. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия– Телеком, 2013. – 200 с.: ил. ISBN 978-5-9912-0281-7. Изложены теоретические основы построения современных многоканальных широкополосных систем связи и передачи данных на основе МДКР (CDMA) и ППРЧ (FHMA), включая методы модуляции, теорию потенциальной помехоустойчивости и помехозащищённости в условиях воздействия естественных и искусственных помех. Особое внимание отводится изложению теоретических принципов линейного разделения сигналов. Для студентов вузов, обучающихся по направлению 210700 – «Информационные технологии и системы связи», будет полезно для аспирантов и специалистов. ББК 32.84 ; канд. Кузнецов Виталий Степанович Теория многоканальных широкополосных систем связи Учебное пособие для вузов Редактор Ю. Н. Чернышов Компьютерная верстка Ю. Н. Чернышова Обложка художника В. Г. Ситникова Подписано в печать 12.08.2012. Формат 60×88/16. Усл. печ. л. 12,5. Изд. № 12281. Тираж 500 экз. (1-й завод 100 экз.) ISBN 978-5-9912-0281-7 © В. С. Кузнецов, 2013 © Издательство «Горячая линия–Телеком», 2013 А . С. Д о йник о в М. П. Коч е тк о в Адре с из дат е л ь ст ва в Инте рне т www. t e c hbo o k .u r

Стр.2

Введение Широкополосные системы связи получили своё название вследствие того, что полоса, занимаемая используемыми в них сигналами, намного шире полосы, необходимой для передачи непосредственно информации. Технология использования расширенного спектра (spread spectrum — SS) была разработана в 1950-х годах. Расширение спектра используется сегодня в большинстве современных систем связи NASA, в армии США для обеспечения множественного доступа, устойчивости к интерференции и масштабирования. Так как изначально системы SS разрабатывались для военных целей, вначале подробно рассмотрены методы повышения устойчивости к преднамеренным помехам. Применение псевдослучайных последовательностей (ПСП) является основой всех современных систем связи типа SS. Поэтому подробно рассмотрены два основные метода многоканальной связи с расширением спектра: прямая последовательности (ПП, DSSS) и псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ, FHSS). В материалах курса не рассмотрены широкополосные системы с модуляцией OFDM, так как данные системы не решают проблемы многостанционного доступа. В системах радиолокации использование методов широкополосной передачи позволяет повысить точность измерения дальности до цели при прочих равных условиях, а также преодолеть известное противоречие между дальностью действия локатора и его разрешающей способностью. Книга написана по материалам курса лекций для магистров, читаемых автором в Московском институте электронной техники (МИЭТ) с 2005 г.

Стр.3

1 Методы расширения спектра и определение помехозащищенности широкополосных систем связи. Коэффициент расширения спектра (выигрыш обработки). Определение систем связи с СЧ, системы SFH Методы расширения спектра Рассмотрим наиболее распространенные методы расширения спектра информационного сигнала на большее число координат диапазона. Для сигнала с длительностью T и шириной полосыW размерность пространства сигналов приблизительно равна 2WT. Размерность диапазона можно повысить за счет увеличенияW (расширение спектра) или T (расширение временного диапазона или переключение временных интервалов). При расширении спектра сигнал расширяется в частотной области. При переключении временных интервалов сообщению, передаваемому со скоростью R, выделяется более длительное время, чем необходимо для передачи данных с помощью обычного метода модуляции. В течение этого времени данные передаются отдельными пакетами согласно требованиям кода. Можно сказать, что при переключении временных интервалов сигнал расширяется во временной области. В обоих случаях создание преднамеренных помех будет осложнено тем, что область, используемая сигналом в каждый момент времени, будет неопределенной. Наиболее распространенными методами расширения спектра являются метод прямой последовательности (direct sequencing — DS, рис. 1) и метод скачкообразной перестройки частоты (frequency hopping — FH) [1]. Еще один метод — переключение временных интервалов (time hopping — TH) используется при наличии преднамеренных помех, поскольку он позволяет скрывать координаты сигнала от потенциального противника. Кроме того, существуют смешанные методы, такие, как DS/FH, FH/TH или DS/FH/TH. Поскольку эти методы — просто развитие основных, детально они рассматриваться не будут. Обратимся к двум основным методам расширения спектра: прямой последовательности и скачкообразной перестройки частоты.

Стр.4

ОГЛАВЛЕНИЕ Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Лекция 1. Методы расширения спектра и определение помехозащищенности широкополосных систем связи. Коэффициент расширения спектра (выигрыш обработки). Определение системы связи с СЧ, системы SFH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 Лекция 2. Анализ помехозащищенности при ППРЧ с ОФМ, ЧМн и с m-ичной манипуляцией. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Лекция 3. Анализ помехозащищенности при ППРЧ с ЧМн и L-кратном разнесении. Описание,технические характеристики и помехозащищенность системы связи европейского стандарта GSM (TD-SFH MA). . . . 26 Лекция 4. Общая теория и классификация методов линейного разделения сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Лекция 5. Системы расширения спектра методом прямой последовательности (DS). Корреляционные свойства шумоподобных сигналов и расширяющих ансамблей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Лекция 6. Множественный доступ с кодовым разделением каналов. Определение максимально допустимого числа Nаб одновременно работающих абонентов . . . . . . 65 Лекция 7. Подавление сигнала широкополосным и узкополосным шумом. Анализ помехозащищенности при ШПС с ПК. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Лекция 8. Влияние импульсной интерференции на широкополосные системы связи с прямым расширением спектра. Роль ПК с перемежением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Лекция 9. Оптимальный приём сигналов со случайной начальной фазой. Синтез структуры идеального некогерентного приёмника. Помехоустойчивость некогерентного приёма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Лекция 10. Скремблирование. Многопутевое распространение сигнала и работа Rake-приёмника. . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Стр.198

Оглавление 199 Лекция 11. Радиоинтерфейс IS-95 системы cdmaOne. Основные характеристики системы Forward link. Логические каналы. Принцип уплотнения и разделения каналов. Организация кадровой синхронизации канала прямого трафика. Взаимная кадровая синхронизация БС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Лекция 12. Reverse link стандарта IS-95. Канал доступа. Канал обратного трафика. Их функциональное назначение. Принцип организации многостанционного доступа в обратной линии и структура основных сигналов канала обратного трафика. Кадровая синхронизация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Лекция 13. Методы регулировка мощности передатчиков мобильной связи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Лекция 14. Эстафетная передача управления МС из сектора в сектор (softer handover) и из соты в соту (soft handover). Четыре списка пилотных каналов БС, формируемых ЦКМС для процедуры эстафетной передачи управления МС. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Лекция 15. Радиоинтерфейс системы UMTS/FDD. Downlink. Временн´ ая структура кадров и слотов выделенных физических каналов (DPCH) в линии «вниз». Разделение физических каналов с помощью канализирующих кодов. Синхронизация границ слотов и кадра в линии «вниз». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Лекция 16. Радиоинтерфейс системы UMTS/FDD. Uplink. Временн´ ая структура кадров и слотов выделенных физических каналов (DPCH) в линии «вверх». Организация многоканального доступа. Общие физические каналы в линии «вверх». . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 Лекция 17. Синхронизация широкополосных систем связи с ШПС. Система синхронизации пакетных систем связи и управления. Проблемы синхронизации . . . . . . . 175 Приложение 1. Сравнительный анализ cdma2000 и WCDMA. . 187 Приложение 2. Общая концепция мобильной связи третьего поколения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Принятые символы и сокращения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

Стр.199