ПРИМЕРЫ. Частотное разделение каналов реализовано в аналоговой аппаратуре первичного уплотнения типа К-60 и вторичного уплотнения типа ТТ

Частотное разделение каналов реализовано в аналоговой аппаратуре первичного уплотнения типа К-60 и вторичного уплотнения типа ТТ

Временное разделение каналов реализовано в аппаратуре цифровой передачи типа ИКМ -30, 60 и т.д, SONET

Кодовое разделение каналов реализовано в сотовой связи американской фирмой Qualcomm. В, частности, ею создана Cеть CDMA - 2000, которая является усовершенствованной в смысле скорости передачи данных сетью стандарта IS-95. Центральными понятиями стандарта cdma2000 в реализации компании Qualcomm являются расширение спектра методом прямой последовательности (Direct Sequence Spread Spectrum), кодирование по Уолшу (Walsh Coding) и управление мощностью. cdma2000 предоставляет широкий спектр традиционных услуг.

ВОПРОС ТОЛЬКО ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ 210405.65 Радиосвязь, радиовещание и телевидение. Поясните особенности построения сигнально-кодовых конструкций при передаче информации в каналах с замираниями.

• Перемежение

Какие бы совершенные коды с исправлением ошибок не использовались в каналах с замираниями, они не могут гарантировать высокой достоверности приема. Основная причина — резкое снижение корректирующих способностей кодов при появлении в канале пакетов ошибок, вызванных сильными помехами и замираниями. Попытки создания специальных кодов, способных исправлять подобные серии ошибок, предпринимались неоднократно (коды Хагельбаргера, Файера и т.п.), однако из-за огромной вычислительной сложности, экспоненциально возрастающей с увеличением длины пакета ошибок, они не нашли практического применения.

Из этой ситуации был найден достаточно неожиданный и простой выход: выполнение операции декодирования в два этапа позволяет почти полностью избавиться от помех. На первом этапе производится декорреляция пакетов ошибок, в результате которой они преобразуются в группу случайных (обычно одиночных) ошибок. На втором этапе сигнал обрабатывается с помощью классических методов борьбы со случайными ошибками (сверточные коды, турбокоды), что приводит к их полному подавлению.

Для борьбы с замираниями и возникновением связанных с ними пакетов ошибок служит процедура перемежения. Она состоит в перестановке символов кодированной последовательности до ее модуляции и восстановлении исходной последовательности после демодуляции. Перестановка позволяет так разнести рядом стоящие символы, чтобы они оказались разделены группой других символов, передаваемых в том же блоке данных. Данная операция не вносит избыточности, а только изменяет порядок следования символов или бит. Однако чем больше глубина перемежения (т.е. максимальное расстояние, на которое разносятся соседние символы входной последовательности), тем больше задержка.

Поясним идею перемежения на примере многошагового перемежителя (MIL, Multi-Stage Interliving). Принцип его работы достаточно прост. Исходная кодовая последовательность из L символов разбивается на M блоков по N символов в каждом и преобразуется в матрицу размером L=[NxM], где N — число символов в строк, а M — число столбцов. Операция блочного перемежения заключается в последовательной построчной записи входных данных и считывании этой информации по столбцам. В результате порядок следования символов в выходной последовательности будет изменен, например k-я строка матрицы будет выглядеть как {k, M+k, 2M+k,...(N-1)(M+k)}. Из приведенной записи видно, что два любых соседних символа входной последовательности будут разнесены в радиоканале на M-1 символ.

Максимальное расстояние, на которое разносятся соседние символы (т.е. глубина перемежения) определяется как d=TM (где T — длительность символа). Если время, в течение которого происходил сбой сигнала, меньше глубины перемежения, любой пакет ошибок будет преобразован в группу из M одиночных ошибок, которые легко устраняются сверточным кодом.

В общем случае выбор глубины перемежения зависит от двух факторов. С одной стороны, чем больше расстояние между соседними символами, тем большей длины пакет ошибок может быть исправлен. С другой стороны, чем больше глубина перемежения, тем сложнее аппаратно-программная реализация оборудования и больше задержка сигнала.

Различают внешнее и внутреннее перемежение. Внутреннее перемежение обычно осуществляется в пределах одного кадра, внешнее — в пределах интервала из нескольких кадров (обычно размером от 10 до 80 мс).

Кодирующие цепочки

· Применение сложных сигналов в ряде случаев позволяет ре­шить задачу ослабления влияния интерференции и замираний при многолучевом распространении в каналах со случай­ными параметрами более успешно.

Рассмотрим рисунок 1, на котором показаны огибающие одной посылки сложного сигнала, пришедшей по трем разным лучам.

Рисунок 1.

Полагаем, что замирания являются общими и за время, равное длительности посылки τ₀, амплитуда и начальная фаза элементов сигнала не меняются.

Оптимальная обработка посылки сложного сигнала коррелято­рами или согласованными фильтрами дает выходное напряжение, вид которого совпадает с корреляционной функцией этой посылки. Выходные напряжения, соответствующие одной и той же посылке и разным лучам, показаны на рисунке 1,б. Длительность основного лепестка этого напряжения приблизительно равна величине

=

Если база сигнала значительна (Б_c»1), то τ_вых <τ₀ и, следова­тельно, в результате обработки посылки происходит ее «сжатие» по времени. Нетрудно видеть, что выходные напряжения разделяются друг от друга несмотря на то, что на входе посылки от разных лучей перекрываются. Так как огибающие посылки, пришедшей по разным лучам S_xi, S_x2, S_xs, случайны, то случайны и выходные напряжения U_x1 U_x2, U_x3.

Оптимальная обработка посылок представляет собой линейную операцию, поэтому закон распределения выходных напряжений оста­ется таким же, как и у огибающих. Если выходные напряжения обработать далее схемой, показанной на рисунке 2,а, то на ее вы­ходе образуется последовательность импульсов со случайными ам­плитудами (рисунок 2,б), среди которых будет импульс с амплитудой U_xp.

Поскольку этот импульс представляет собой результат сло­жения трех импульсов со случайными амплитудами U_x1, U_x2 и U_x3, закон распределения величины U_xр изменится по сравнению с рас­пределениями случайных величин U_x1, U_x2 и U_x3. В частности, если величины U_x1, U_x2 и U_x3 подчиняются распределению Релея, то распределение U_xр определяется композицией этих распределений и, следовательно, замирания величин U_xp менее глубоки, чем за­мирания случайных величин U_x1, U_x2 и U_x3. Нетрудно видеть, что указанная процедура эквивалентна разнесенному приему с линей­ным сложением трех ветвей.

Так как время запаздывания лучей и разность хода между ними случайны, то в общем случае необходимо применять линию с временем задержки равным времени многолучевого растяжения сигнала, а отводы брать через интервалы, равные минимальному времени запаздывания, которое определяется при экспериментальных исследованиях свойств конкретного канала. Таким образом, применение сложных сигналов позволяет раз­делить перекрывающиеся сигналы, приходящие по разным лучам. Это дает возможность эффективно использовать энергию сигналов от отдельных лучей и существенно ослабить влияние замираний, обусловленных эффектом многолучевого распространения.

Рисунок 2.