П е р е д а ч а и н ф о р м а ц и и п о с р е д с т в о м
ш у м о п о д о б н ы х с и г н а л о в
-------------------— Н
РАДИОСВЯЗЬ
ь
Владимир Лебедев
г. Минск
Введение
Передачу информации с помощью
шумоподобных сигналов (ШПС) или
сигналов с “расширенным спектром”
(Spread Spectrum, SS) применяют в бес-
проводных и в проводных системахсвя-
зи, например, в системах мобильной
радиосвязи CDMA, RFEthernet, Wi-Fi,
Bluetooth, в глобальной навигационной
системе GPS и в системах считывания
данных учета электроэнергии по элек-
тропроводке. Применение для переда-
чи информации ШПС обеспечивает по-
вышение помехоустойчивости и защи-
щенности от несанкционированного
доступа передаваемых данных.
Схема SS “размазывает"'1
передава-
емые данные в пределах заданной по-
лосы частот и собирает исходный сиг-
нал с помощью корреляционного меха-
низма, осуществляющего корреляцию
полученного сигнала с опорным. “Раз-
мазывание” данных по всему спектру
обеспечивает их высокую помехозащи-
щенность по отношению к узкополос-
ным помехам большой мощности, воз-
можность разделения абонентов по
кодовому признаку, скрытность пере-
дачи, высокую устойчивость к многолу-
чевому распространению и высокую
разрешающую способность в радиоло-
кации и навигации [1-8]. В отличие от
амплитудной и частотной модуляции,
где для преодоления шумов мощность
сигнала максимально концентрируется
в центре узкой полосы частот, при ис-
пользовании модуляции SS мощность
сигнала распределяется в широкой по-
лосе частот. Поэтому значительно
уменьшается влияние электромагнит-
ных помех на целостность сигнала, так
как помеха обычно генерируется в уз-
кой полосе частот и искажает только
часть спектра сигнала, а не спектр це-
ликом. Уменьшение отношения сигнал/
шум из-за распределения мощности
сигнала по широкому спектру компен-
сируется использованием накопитель-
ных (корреляционных) процедур вос-
становления сигнала в приемнике, по-
вышающих это отношение. При моду-
ляции SS сигнал становится ниже уров-
ня помех, т.е. делается незаметным на
их фоне, что обеспечивает скрытность
его передачи.
Методы формирования ШПС
Из многочисленных способов моду-
ляции SS на практике наиболее часто
используют следующие: “прыгающей
частоты” (Frequency Flopping Spread
Spectrum, FFISS), “прыгающего време-
ни” (Time Flopping Spread Spectrum,
FHSS) “прямой последовательности”
(Direct Sequence Spread Spectrum,
DSSS), “внутриимпульсной частотной
модуляции” (Chirp Spread Spectrum,
CSS) и их комбинации [1].
FHSS-модуляция
В системах FFISS частота несущей
передатчика “прыгает"’ с одного кана-
ла на другой в соответствии
с
их номе-
рами, генерируемыми по заданному
закону распределения случайных чисел
(рис. 1) [9]. При этом каждая несущая
полоса и связанные с ней боковые по-
лосы должны оставаться в пределах
заданной полосы частот. Предполага-
емый получатель будет следовать
прыжкам частоты передатчика лишь
в том случае, когда ему известна пос-
ледовательность этих прыжков. Так
как разные FFISS-передатчики ис-
пользуют различные последователь-
ности прыжков частоты, то обеспечи-
ваются минимальные взаимные поме-
хи. Если в связной системе передат-
чиков два и более передатчика пыта-
ются использовать одну и ту же несу-
щую частоту (канал) одновременно,
ЧМ н Ш П С
то данные передаются повторно на сле-
дующем в последовательности канале
[8]. Для устранения помех стандартно-
му пользователю и от стандартных
пользователей требуется, чтобы интер-
вал времени, в течение которого сиг-
нал может присутствовать на любом из
каналов, не превышал заданного зна-
чения (например, в США федеральной
комиссией по связи это значение уста-
новлено равным 10 мс), а количество
каналов должно быть не меньше задан-
ной величины. Так в системе CDMA
(стандарт IEEE 802.11) количество этих
каналов равно 79 [10,11 ]. Предусмот-
рена скорость передачи информации
1
или 2 Мбит/с. В первом случае при-
меняется двухуровневая гауссова час-
тотная манипуляция, а во втором - че-
тырехуровневая. При скорости переда-
чи, равной 1
Мбит/с, частота сигнала
изменяется на длительности символа
сообщения, равной 1
мкс, по гауссову
закону от номинального значения до
значения ±170 кГц и возвращается к но-
минальному значению. Для передачи
логического нуля частота сигнала из-
меняется на величину, равную -170 кГц,
а для передачи логической единицы -
на величину, равную +170 кГц. Для ско-
рости передачи, равной 2 Мбит/с, пре-
дусмотрено четыре уровня отклонения
частоты (+225, +75, -75, -225 кГц). По-
этому каждая элементарная посылка
(символ) переносит два бита сообще-
ния. Ширина спектра сигнала при та-
кой модуляции равна 1
МГц независи-
мо от скорости передачи. Это дает воз-
можность использовать для передачи
79 частотных позиций с шагом 1
МГц в
диапазоне от 2,402 до 2,480 ГГц. Этот
Рис. 1. Модуляция по методу “прыгающей частоты” [9]. Скачкообразное изменение
частоты несущей осуществляется за счет быстрой перестройки выходной частоты
синтезатора в соответствии с законом формирования псевдослучайной
последовательности (ПСП).
44
У Радиолюбитель - І I /2 0 0 7
предыдущая страница 44 Радиолюбитель 2007-11 читать онлайн следующая страница 46 Радиолюбитель 2007-11 читать онлайн Домой Выключить/включить текст