Sistemas de comunicación de banda ancha

Inicialmente, esta tecnología fue creada con fines militares y de inteligencia. La idea principal del método es distribuir la señal de información a través de una amplia banda de radio, lo que en última instancia hace que sea mucho más difícil suprimir o interceptar la señal.

La esencia de esta tecnología es transformar la señal original de tal manera que la señal resultante se expanda y distribuya por todo el rango disponible. Debido a la ley de conservación de la energía, a medida que se expande el rango de frecuencia ocupado, la densidad de energía de la señal transmitida disminuye. Una consecuencia directa de esta circunstancia es una caída de la potencia máxima, lo que conlleva "ruido" de la señal útil. De hecho, esto no es gran cosa, ya que existen métodos efectivos para restaurar una señal útil que se "pierde" en el ruido de fondo.

Surge una pregunta lógica: "¿Por qué crearse problemas (reducir la potencia de la señal) para resolverlos más tarde (seleccionar una señal útil del ruido de fondo)?" De hecho, la razón de este acto ilógico (sólo a primera vista) es muy lógica: la necesidad de colocar tantos canales de datos como sea posible dentro de un rango de frecuencia estrecho. Inicialmente, se previó utilizar dos tecnologías de codificación de señales utilizando el método de asignación de espectro. También se les llama métodos de modulación porque, como resultado de su uso, se "superpone" información útil a la señal original de alta frecuencia.

PrimeroResidencia en método FHSS (Espectro ensanchado por salto de frecuencia: codificación de una señal con expansión de espectro mediante el método de salto de frecuencia).

Arroz. 10. Expansión del espectro por salto de frecuencia

Para garantizar que el tráfico de radio no pueda ser interceptado o suprimido por ruido de banda estrecha, se propuso transmitir con un cambio constante de portadora dentro de una amplia gama de frecuencias (ver Fig. 10). Como resultado, la potencia de la señal se distribuyó en todo el rango y escuchar una frecuencia específica produjo solo un pequeño ruido. La secuencia de frecuencias portadoras era pseudoaleatoria y sólo la conocían el transmisor y el receptor. Un intento de suprimir la señal en un rango estrecho tampoco degradó demasiado la señal, ya que sólo se suprimió una pequeña parte de la información.

Al elegir el método FHSS, se utiliza toda la banda de 2,4 GHz para la transmisión de datos (como una banda ancha, que se divide en 79 subcanales). La principal desventaja de este método es la baja velocidad de transferencia de datos, que no supera los 2 Mbit/s.

Segundode los cuales se basa en la aplicación tecnologías DSSS (Espectro ensanchado de secuencia directa: codificación de una señal con espectro ensanchado utilizando un código de secuencia directa) junto con el uso de modulación CCK (codificación de código complementario: modulación de código adicional), que admite velocidades de transferencia de datos de hasta 11 Mbps.

El espectro ensanchado secuencial directo también utiliza todo el rango de frecuencia asignado a un único enlace inalámbrico. A diferencia del método FHSS, todo el rango de frecuencia está ocupado no debido al cambio constante de una frecuencia a otra, sino al hecho de que Cada bit de información se reemplaza por N bits, de modo que la velocidad del reloj de señalización aumenta en un factor de N. Y esto, a su vez, significa que el espectro de la señal también se expande N veces. Basta con seleccionar la velocidad de datos y el valor N de forma adecuada para que el espectro de la señal ocupe todo el rango.

El código que reemplaza la unidad binaria de la información original se llama secuencia de dispersión, y cada bit de dicha secuencia se llama chip.

En consecuencia, la velocidad de transmisión del código resultante se denomina velocidad del chip. Un cero binario se codifica como la inversa de la secuencia de dispersión. Los receptores deben conocer la secuencia de dispersión que utiliza el transmisor para poder comprender la información que se transmite.

Muy a menudo, el valor de la secuencia de ensanchamiento es la secuencia de Barker, que consta de 11 bits: 10110111000. Si el transmisor utiliza esta secuencia, entonces la transmisión de tres bits 110 conduce a la transmisión de los siguientes bits:

10110111000 10110111000 01001000111.

El propósito de la codificación mediante el método DSSS es el mismo que el del método FHSS: aumentar la inmunidad a las interferencias.. La interferencia de banda estrecha distorsionará sólo determinadas frecuencias del espectro de la señal, de modo que es probable que el receptor pueda reconocer correctamente la información transmitida.

Si se selecciona la tecnología DSSS, se forman varios canales DSSS anchos en la banda de 2,4 GHz y no se pueden utilizar más de tres de ellos simultáneamente. De este modo se alcanza una velocidad de transferencia de datos máxima de 11 Mbit/s, que corresponde al estándar IEEE 802.11b posterior.

Introducción

Sistemas de comunicación de banda ancha. Su finalidad y características.

Conceptos básicos del uso de señales similares a ruido en sistemas de comunicación.

Sistemas con señales pseudoaleatorias.

Secuencias de longitud máxima

Diagramas de bloques de generadores de secuencias de código lineal.

Frecuencia de caracteres y longitud del código.

7. Genera códigos a alta velocidad

Introducción

Los métodos de transmisión de banda ancha se utilizaron por primera vez al final de la Segunda Guerra Mundial en sistemas de radio militares para proporcionar una extensión de alto alcance y combatir la interferencia deliberada del enemigo. Por el momento, estos métodos se han mejorado y se han eliminado muchas deficiencias. Los sistemas con NLS (señales similares a ruido) se están generalizando cada vez más debido a sus cualidades, tales como: inmunidad al ruido bajo la influencia de interferencias potentes y direccionamiento por código de un gran número de suscriptores y su separación de códigos cuando funcionan simultáneamente en una banda de frecuencia común. .

1.Sistemas de comunicación de banda ancha. Su finalidad y características.

Sistema de banda ancha: un sistema cuya señal transmitida ocupa una banda de frecuencia muy amplia, superando significativamente el ancho de banda de frecuencia mínimo que realmente se requiere para transmitir información. De hecho, un carácter está representado por una secuencia de código larga, lo que le permite trabajar con un alto nivel de ruido, porque incluso si parte de esta secuencia está distorsionada por el ruido, se puede restaurar en el lado receptor.

El ejemplo más famoso de modulación de banda ancha es la modulación de frecuencia convencional con un índice de modulación mayor que uno. El ancho de banda ocupado por una señal de FM es función no sólo del ancho de banda de la señal de información, sino también de la “profundidad” de la modulación. En todos los sistemas de banda ancha, las ganancias en la relación entre potencia de señal y potencia de ruido se logran mediante el proceso de modulación y demodulación. Para señales de FM, la SNR en la salida del demodulador es:

Dónde - valor máximo del índice de modulación de frecuencia;

SNR en la banda base o en la banda de señal de información, donde S es la potencia de la señal; N - potencia de ruido.

La FM de banda ancha puede considerarse un método de transmisión de banda ancha porque el espectro de alta frecuencia resultante (espectro de radiofrecuencia) tiene un ancho significativamente mayor que el ancho del espectro de frecuencia ocupado por la señal de información.

De todos los posibles tipos de modulación de banda ancha, se pueden distinguir los siguientes tres tipos principales:

.Modulación de una portadora mediante una secuencia de código digital con una velocidad de símbolo muchas veces mayor que el ancho de banda de la señal de información. Estos sistemas se denominan sistemas con una señal pseudoaleatoria de una sola frecuencia.

.Modulación cambiando (desplazando) la frecuencia portadora en tiempos discretos en una cierta cantidad, cuyo valor se especifica mediante una secuencia de código. Estos cambios de frecuencia se denominan "saltos de frecuencia". En este caso, en el transmisor se producen transiciones instantáneas de una frecuencia a otra, cada una de las cuales se selecciona de un determinado conjunto predeterminado, y el orden de uso de las frecuencias está determinado por la secuencia de códigos.

.Pulsos de FM lineales, como resultado de lo cual la frecuencia portadora cambia en una amplia banda de frecuencia durante un tiempo igual a la duración del pulso.

El método de transmisión de banda ancha fue descubierto por K. E. Shannon, quien fue el primero en introducir el concepto de capacidad del canal:

donde C es el rendimiento, bit/s; W - ancho de banda, Hz; S - potencia de la señal; N - potencia de ruido.

Esta ecuación establece una conexión entre la posibilidad de transmisión de información sin errores a través de un canal con una SNR determinada y la banda de frecuencia asignada para transmitir información.

Para cualquier SNR dada, se obtiene una tasa de error de transmisión baja aumentando el ancho de banda de frecuencia asignado para la transmisión de información.

Cabe señalar que la propia información se puede introducir en la señal de banda ancha de varias formas. El método más conocido consiste en superponer información a la modulación de banda ancha (Fig. 1).

Fig. 1. Diagrama de bloques de un sistema con señales pseudoaleatorias monofrecuencia y formas de señal en sus distintos puntos.

La secuencia de código antes de modular la portadora para obtener una señal de banda ancha. Este método es adecuado para cualquier sistema de banda ancha que utilice una secuencia de código para ensanchar el espectro de una señal de alta frecuencia (sistemas con señales pseudoaleatorias de frecuencia única y multifrecuencia). Obviamente, la información transmitida en este caso debe representarse en alguna forma digital, ya que la imposición de información en una secuencia de código binario generalmente se realiza en forma de una operación de suma de módulo 2. En otra realización, la información no se puede utilizar directamente. Modula la “portadora” antes de expandir el espectro. En este caso, se suele utilizar uno de los tipos de modulación angular, ya que en la mayoría de los casos es deseable que los sistemas de banda ancha tengan una envolvente constante de la señal de alta frecuencia de salida.

Cabe señalar algunas propiedades de los sistemas de banda ancha:

Capacidad de direccionamiento selectivo; posibilidad de multiplexación basada en división de códigos para sistemas con acceso múltiple; asegurar la transmisión encubierta mediante el uso de señales con baja densidad espectral de potencia; dificultad para descifrar mensajes al escuchar; alta resolución en mediciones de rango; inmunidad al ruido.

Sin embargo, es imposible que un sistema posea simultáneamente todas las propiedades anteriores. Por ejemplo, es difícil esperar que una señal con buen secreto pueda recibirse simultáneamente en un contexto de intensa interferencia. Sin embargo, el sistema podría satisfacer ambos requisitos utilizando un modo de transmisión de baja potencia cuando se requiere sigilo y un modo de transmisión de alta potencia para suprimir la interferencia.

.Conceptos básicos del uso de señales similares a ruido en sistemas de comunicación.

Las señales similares a ruido (NLS) son aquellas señales en las que el producto del ancho del espectro F y la duración T es mucho mayor que la unidad. Este producto se llama base de señal y se denota B, es decir:

ShPS tiene B>>1. Las señales similares a ruidos a veces se denominan señales complejas, a diferencia de las señales simples con B=1.

En sistemas de comunicación con redes de banda ancha, la anchura del espectro de banda ancha F es siempre mucho mayor que la anchura del espectro del mensaje transmitido. En los sistemas de comunicación digitales que transmiten información en forma de símbolos binarios, la duración del NPS y la velocidad de transmisión de información R están relacionadas por la relación T = 1/R. Por lo tanto, la base del NPS es:

Se caracteriza por una expansión del espectro del ShPS en relación con el espectro del mensaje. En sistemas de comunicación analógica en los que la frecuencia de mensaje superior es W y la frecuencia de muestreo es 2W,

Y si B>>1, entonces F>>R y F>>2W

De la consideración de las propiedades básicas de ShPS, se deduce que el uso de ShPS en sistemas de comunicación permite garantizar una alta inmunidad al ruido contra interferencias relativamente poderosas, secreto, focalización, operatividad en la banda de frecuencia general, lucha contra trayectos múltiples y alta precisión de medición. y resolución, buena EMC con muchos sistemas de radio.

3.Sistemas con señales pseudoaleatorias.

Los sistemas con señales pseudoaleatorias son los más famosos y extendidos entre los sistemas de banda ancha. Así, el método de medición desarrollado en el Jet Propulsion Laboratory se utiliza con éxito en el sistema RANGER y otros programas espaciales, basado en el uso de secuencias pseudoaleatorias.

En los sistemas de radiocomunicación digitales o personales que utilizan CDMA (acceso múltiple de espectro ensanchado) y espectro ensanchado, los siguientes problemas principales se resuelven utilizando secuencias pseudoaleatorias:

.Extender el espectro de una señal modulada para aumentar el ancho de banda de transmisión.

.Separación de señales de diferentes usuarios que transmiten la misma banda de frecuencia en modo de acceso múltiple.

En los sistemas de comunicación por radio conocidos se utilizan PSP digitales binarios como señales de espectro ensanchado. Las funciones de correlación automática y cruzada de estas secuencias en desplazamientos discretos, múltiplos de la duración del símbolo, en la región de interés se calculan contando el número de coincidencias y discrepancias en un carácter por carácter (bit a bit). comparación.

Para ampliar el espectro y cargar uniformemente el ancho de banda de transmisión, la densidad espectral de una única secuencia debe ser uniforme, como la de AWGN.

El segundo y más difícil problema que resuelve PSP en un sistema CDMA multiusuario es la separación de señales de diferentes usuarios que utilizan la misma banda de transmisión. La señal PSP realiza la función de una "tecla" para cada usuario y permite al receptor seleccionar la señal destinada a él. Por lo tanto, el conjunto completo de PSP debe elegirse de modo que la correlación cruzada entre cualquier par de secuencias sea suficientemente pequeña. Esto le permite minimizar el nivel de interferencia en canales adyacentes. Teóricamente, los conjuntos de señales de dispersión ortogonales (por ejemplo, funciones básicas de series de Fourier y funciones de Walsh) tienen un valor de correlación cruzada cero.

Sin embargo, en los sistemas de comunicación por radio reales se requiere que se garantice la simplicidad de la formación coherente del PSP en los lados transmisor y receptor. Las PSP más conocidas y estudiadas incluyen secuencias de longitud máxima (secuencias M). Son muy atractivos para sistemas de espectro ensanchado de un solo usuario y se han utilizado ampliamente en aplicaciones militares. Desde el punto de vista de los requisitos de propiedades de correlación cruzada impuestos en los sistemas CDMA de comunicación celular o personal, las secuencias de Gold, Kasami y Walsh son más interesantes. En algunos casos se combinan con secuencias M.

Propiedades de secuencias pseudoaleatorias.

Hay tres propiedades básicas de cualquier secuencia periódica que pueden usarse como prueba de aleatoriedad.

.Saldo Para cada intervalo de secuencia, el número de unos binarios debe diferir del número de ceros binarios en no más de un elemento.

.Ciclicidad. Un ciclo es una secuencia continua de números binarios idénticos. La aparición de otro dígito binario inicia automáticamente un nuevo ciclo. La duración de un ciclo es igual al número de dígitos que contiene. Es deseable que en cada fragmento de la secuencia aproximadamente la mitad sean ciclos de ambos tipos de longitud 1, aproximadamente un cuarto de longitud 2, aproximadamente un octavo de longitud 3, etc.

.Correlación. Si parte de una secuencia y su copia desplazada cíclicamente se comparan elemento por elemento, es deseable que el número de coincidencias difiera del número de discrepancias en no más de uno.

Características de las señales pseudoaleatorias.

Las señales utilizadas en los sistemas de banda ancha se pueden recibir de diversas formas. En un sistema con una señal pseudoaleatoria pseudoaleatoria de frecuencia única, la "portadora" se modula mediante una secuencia de código, y generalmente se utiliza la manipulación de fase de la "portadora", y la frecuencia de manipulación está determinada por la frecuencia del símbolos de secuencia de código, es decir, para transmitir un símbolo de secuencia de código "único", se utiliza un valor de fase "portador", y para transmitir el carácter "nulo" es diferente. También se utilizan tipos más complejos de manipulación por desplazamiento de fase (por ejemplo, manipulación por desplazamiento de cuatro fases), pero con cada uno de ellos existe una correspondencia uno a uno entre la fase de la portadora transmitida y la secuencia o secuencias de códigos de referencia. Cabe señalar que la modulación equilibrada se utiliza con mayor frecuencia. Esto último se explica por varias razones.

En primer lugar, la ausencia de una "portadora" complica el proceso de detección de señales y requiere el uso de métodos de procesamiento muy sofisticados. Obviamente, en este caso no tiene sentido utilizar un receptor convencional para aislar la "portadora", ya que el nivel de esta última es significativamente menor que el nivel de "ruido" creado por la modulación del código.

En segundo lugar, la ventaja del método de transmisión de "portadora" suprimida es que se asigna más potencia para transmitir información útil, ya que toda la potencia del transmisor se utiliza únicamente para transmitir una señal pseudoaleatoria.

En tercer lugar, la envolvente de la señal tiene un nivel constante, de modo que se maximiza la eficiencia del uso de la potencia transmitida en la banda de frecuencia asignada. AIM también se puede utilizar para la transmisión, en la que la "portadora" se modula mediante una secuencia de código. Permite obtener un espectro de potencia cercano al Sin embargo, el poder efectivo en el lado receptor ya es menor. Por lo tanto, se necesitaría más potencia máxima para proporcionar el mismo alcance del sistema.

En cuarto lugar, un modulador bifásico es un dispositivo bastante simple. Para crearlo, solo necesitas dos transformadores y algunos diodos. Los manipuladores de frecuencia más complejos requieren al menos la presencia de un generador cuya frecuencia cambie cuando se le ordene. Proporcionar una transición tan flexible de una frecuencia a otra está asociada con ciertas dificultades de mantenimiento. Estabilidad de la frecuencia generada.

4. Secuencias de máxima duración

Por definición, los códigos de longitud máxima son códigos que se pueden obtener utilizando un registro de desplazamiento o un elemento de retardo de una longitud determinada. La longitud de la secuencia binaria máxima que se puede obtener utilizando un generador basado en un registro de desplazamiento es , donde n es el número de bits del registro de desplazamiento. El generador de secuencia consta de un registro de desplazamiento y un circuito lógico correspondiente, desde cuya salida se suministra información sobre la combinación lógica del estado de dos o más de sus bits a la entrada del registro de desplazamiento a través de un circuito de retroalimentación. La señal a la salida del generador de secuencia y el estado de sus n bits en cualquier intervalo de tiempo de reloj fijo es función de los estados de sus bits incluidos en el circuito de retroalimentación en los intervalos de tiempo de reloj anteriores.

Todas las secuencias de código de longitud máxima tienen las siguientes propiedades:

.Hay unos más que ceros en la secuencia.

.Para distribuir secuencias, puedes calcular fácilmente la distribución de longitudes de una serie de "ceros" y "unos" que son iguales para el mismo código. La ubicación relativa de estas series varía de una secuencia a otra, pero el número de series de la misma longitud permanece sin cambios.

.La función de autocorrelación del código de longitud máxima es tal que para todos los valores de retardo es igual a -1, con excepción de la región 0±1, donde los valores de la función de autocorrelación varían de -1 a (longitud de la secuencia)

.La suma en módulo 2 de cualquier secuencia de longitud máxima con una secuencia obtenida mediante cualquier desplazamiento cíclico de la misma secuencia en un cierto número de posiciones da como resultado una nueva secuencia que representa un desplazamiento cíclico de la misma secuencia en otro número de posiciones.

.Cada estado posible, o combinación de n bits de un generador de n bits determinado, ocurre en algún momento solo una vez, independientemente del tiempo que lleva formar un período de código completo. Cada estado existe sólo durante un período de reloj. La excepción es una combinación de sólo ceros; no ocurre en el funcionamiento normal y no debería ocurrir.

5. Secuencias de Gould

En comparación con las secuencias M convencionales, las secuencias de Gould son más atractivas para los sistemas CDMA con muchos usuarios. Estos sistemas requieren un número significativamente mayor de secuencias con buenas propiedades de correlación cruzada entre ellas. Gould describió el método para construir tales secuencias.

Este método consiste en la suma mod 2 de dos secuencias M diferentes sincronizadas por un único generador de reloj (Fig. 2).

Fig. 2. Un ejemplo de la formación de una secuencia de código Gould utilizando generadores y .

El punto más importante en la formación de una secuencia de Gold con "buenas" propiedades de correlación es que sólo se pueden utilizar pares especiales de secuencias M, llamadas preferidas.

Dado que ambas secuencias M tienen la misma longitud L y están sincronizadas por un solo generador, la secuencia Gold generada tiene una longitud L, pero no es una secuencia de longitud máxima. Sea n el número de bits del registro de desplazamiento en el generador de secuencia M, luego la longitud de las secuencias de Gould . Al elegir un par apropiado de secuencias M, se puede obtener un conjunto de secuencias de Gould con "buenas" propiedades de correlación.

Generadores de secuencia de código Gould

El valor de los generadores de secuencias de códigos Gould es que le permiten obtener una gran cantidad de secuencias de códigos. Y sólo requiere dos combinaciones de derivaciones para el circuito de retroalimentación. La principal ventaja de estas secuencias de códigos es que su formación requiere una pequeña cantidad de derivaciones en el circuito de retroalimentación. Por lo tanto, es posible utilizar generadores de secuencias simples basados ​​​​en un registro de desplazamiento (SRG) con un toque en el circuito de retroalimentación, manteniendo la capacidad de generar una gran cantidad de secuencias de códigos. Un GDS simple con un toque en el circuito de retroalimentación es el más rápido de todos los posibles generadores de secuencias de códigos, es decir, existe la posibilidad potencial de generar secuencias de códigos Gould con una tasa de repetición de símbolos binarios correspondiente a la frecuencia máxima del GDS más simple.

La formación de secuencias de código de Gould se basa en la operación de suma módulo 2 de pares de secuencias lineales de longitud máxima (Fig.3)

Fig.3. Estructura de un generador de secuencia de código Gould

La adición de secuencias de códigos generadas mediante un generador de reloj se realiza carácter por carácter. Se mantienen las mismas relaciones de fase entre los dos generadores de secuencias, y las secuencias de código generadas tienen la misma longitud que las dos secuencias de código fuente a las que se aplica la operación de suma, pero las secuencias de código resultantes ya no son máximas.

Además del hecho de que el esquema de Gould le permite generar una gran cantidad de secuencias de códigos, tiene otra ventaja. Los códigos de Gould se pueden seleccionar de modo que la función de correlación cruzada para todas las secuencias de códigos recibidas de un generador determinado sea la misma y la magnitud de sus picos laterales sea limitada. Por tanto, es aconsejable utilizar secuencias de códigos de Gould donde se requiere una gran cantidad de señales para crear un sistema de división de códigos. Para secuencias máximas de la misma longitud, no se puede garantizar de antemano que los picos laterales del VCF no excederán un valor predeterminado.

6.Frecuencias de caracteres y longitud del código.

La elección de la frecuencia del símbolo de la secuencia de código afecta a una serie de parámetros de los sistemas de banda ancha. Esto es más obvio en un sistema con señales pseudoaleatorias de una sola frecuencia, en el que la banda de frecuencia transmitida está determinada directamente por la frecuencia de los símbolos de la secuencia de código, es decir, El ancho del lóbulo principal del espectro de frecuencia de la señal de radio es igual al doble de la tasa de repetición de los símbolos de la secuencia de código. La frecuencia de repetición de la secuencia de códigos también depende de la frecuencia de los caracteres de la secuencia de códigos (frecuencia de reloj), es decir la tasa de repetición de la secuencia de código es = .

La tasa de repetición de la secuencia de códigos determina la distancia entre las líneas espectrales adyacentes más cercanas en el espectro de frecuencia de la señal de radio de salida y es una de las cantidades a las que se presta la debida atención durante el proceso de diseño del sistema.

Al elegir una frecuencia de repetición de secuencia de códigos, es necesario que el período de la secuencia de códigos exceda el tiempo máximo de funcionamiento de los sistemas.

La Tabla 1 muestra diversos datos sobre secuencias de códigos de longitud máxima con una tasa de repetición de símbolos igual a dos. carácter/c .

Tabla 1 Períodos de secuencias de códigos para M

secuencias de varias longitudes con una frecuencia de repetición de dos. carácter/c .

Otro factor que debe tenerse en cuenta al elegir la velocidad de símbolos de la secuencia de códigos y su longitud es la relación entre la velocidad de repetición de la secuencia de códigos y el ancho de banda de la información, así como el propósito del sistema de determinación de distancias.

Es aconsejable establecer la tasa de repetición de la secuencia de códigos en un sistema con una señal pseudoaleatoria de frecuencia única eligiendo la longitud de la secuencia de códigos de modo que esta frecuencia no caiga dentro de la banda de frecuencia de información. De lo contrario, pasarán interferencias adicionales a las entradas de los demoduladores de baja frecuencia, especialmente cuando se exponen a interferencias artificiales.

En el caso en que la medición del alcance sea más importante, una elección adecuada de la frecuencia del símbolo de la secuencia de código puede aumentar la precisión de la medición y, a veces, incluso aumentar la resolución. Si la tasa de símbolos binarios se elige de modo que por cada milla de retraso (tiempo de propagación) haya un número entero de símbolos binarios, entonces para medir el rango es suficiente calcular la cantidad de cambio de código sin aplicar corrección adicional.

7.Genera códigos a alta velocidad

En la práctica, es deseable generar secuencias de códigos binarios con una alta tasa de símbolos. Las altas frecuencias de los símbolos de secuencia de código permiten generar una señal con una amplia gama de frecuencias. Esto es especialmente importante cuando es necesario ampliar el espectro de una señal de información de alta velocidad (con una banda base amplia) o cuando es necesario garantizar una buena inmunidad al ruido del sistema. La velocidad de transferencia de información puede alcanzar varios megabits y, obviamente, el resultado deseado se puede obtener utilizando secuencias de códigos con una velocidad de símbolos de hasta cientos de millones por segundo.

Seleccionar los números de bits para conectar la retroalimentación no es una tarea fácil, pero existen tablas de referencia en las que se proporcionan. En cualquier caso, uno de los puntos de conexión es la salida de alto orden. La Tabla 2 muestra los puntos de conexión de retroalimentación para registros de desplazamiento con diferentes números de bits N (los números de bits se cuentan desde cero).

Tabla 2 Puntos de conexión de retroalimentación

N7815162431Salidas6,57,6,4,214,1315,13,12,1023,22,21,1630,17

La tabla muestra que es más rentable tomar un número de bits que no sea múltiplo de 8, por ejemplo 7,15 o 31. En este caso, solo se utilizan dos salidas para la retroalimentación, es decir, un “OR exclusivo” de dos entradas. "El elemento es suficiente. El período de la secuencia de salida del generador es (2N-1) ciclos de reloj, N es el número de bits del código de salida (excepto uno) que ocurre una vez. El número de unos en la señal de salida es mayor que el número de ceros por unidad. La frecuencia máxima de formación de símbolos de secuencia de código está determinada no sólo por la velocidad de los elementos del registro de desplazamiento utilizados en el generador, sino también por cualquier retraso de las señales en el circuito de retroalimentación. Dado que la señal en la salida del circuito de retroalimentación contiene información sobre el estado de algunos bits del registro de desplazamiento para el momento posterior de su operación, todos los procesos en los flip-flops utilizados como puntos de toma de retroalimentación y todos los sumadores de módulo 2 deben completarse. antes del siguiente momento del reloj, formación de frecuencia máxima de símbolos de secuencia de código por parte de un generador en forma de registro de desplazamiento

Dónde - el tiempo necesario para la transición de un bit del registro de desplazamiento de un estado a otro; tiempo de propagación de la señal a través del circuito de retroalimentación; Duración de los pulsos del reloj.

El rendimiento de un GDS simple se puede aumentar ordenando apropiadamente el circuito de retroalimentación, es decir, usando suma en serie en paralelo, como se muestra en la Fig. 4, donde la estructura (a) del circuito de retroalimentación es equivalente a la estructura (b), pero para la segunda secuencia solo dos elementos lógicos del mismo nivel

Fig.4 Comparación del rendimiento de dos estructuras GDS.

Actualmente, no existen estructuras GDS con un circuito de retroalimentación en serie paralelo, por lo que siempre se requiere un sumador de módulo 2 para cada toma de retroalimentación. Sin embargo, un GDS modular tiene un alto rendimiento con una gran cantidad de tomas.

Debido a la baja estabilidad de los generadores de acción directa para generar secuencias de códigos con una alta tasa de repetición de símbolos, se han desarrollado varios métodos para generar secuencias de códigos compuestos utilizando GDS de una estructura menos compleja. Dichos generadores que forman secuencias de código compuestas y tienen una serie de ventajas con altas tasas de repetición de símbolos incluyen generadores Gould y generadores en cascada.

Conclusión

código de señal de banda ancha

Los sistemas de banda ancha tienen muchas ventajas sobre otros sistemas de transmisión de datos. Gracias a las grandes ganancias en términos de (alrededor de 30 dB) se hizo posible la implementación de sistemas de comunicación por satélite.

En este ámbito existe un gran potencial para la implementación de nuevos sistemas con mayor velocidad y, por tanto, un mayor número de abonados, mejor secreto e inmunidad al ruido.

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Actualmente, para combatir el desvanecimiento selectivo y el multitrayecto (señales de eco), se utilizan NPS en serie con símbolos de la misma frecuencia y NPS en paralelo con símbolos de diferentes frecuencias. La formación del primero de los NPS mencionados se consigue manipulando la fase de los símbolos. norte-secuencia M valorada. El segundo de los NPS utilizados se compone de señales elementales que forman un conjunto de funciones ortogonales durante un intervalo de tiempo igual a la duración del elemento de señal (por ejemplo, oscilaciones armónicas ortogonales, polinomios de Hermite, etc.).

Físicamente, la eficacia del uso de SPS para combatir la decoloración se puede explicar de la siguiente manera. En primer lugar, debido al hecho de que la energía NBS se distribuye en un amplio rango de frecuencias, el desvanecimiento no correlacionado en partes individuales del espectro (desvanecimiento selectivo) no puede afectar significativamente la recepción de toda la señal en su conjunto. Aquí podemos establecer una cierta analogía con la recepción por diversidad de frecuencia. En segundo lugar, es posible seleccionar solo uno de los haces entrantes en el dispositivo receptor, ya que, como se sabe, los NPS tienen un pico pronunciado en la función de autocorrelación (Fig. 2.31). Este método más radical para eliminar la interferencia entre haces entrantes, es decir, el desvanecimiento selectivo y los fenómenos de eco, se puede implementar si la duración de los pulsos en la salida del dispositivo receptor es menor que el tiempo mínimo de retardo mutuo de los haces (< ). Данное условие легко выполняется правильным выбором базы ШПС. В-третьих, из возможности селекции только одного луча логично вытекает принципиальная возможность раздельного приема всех лучей.

Una condición adicional para resolver este problema, además de lo señalado anteriormente (< ), является выполнение неравенства < т.е. максимальное время взаимного запаздыва­ния лучей должно быть меньше длительности элемента сигнала, что обеспечивается рациональным выбором скорости передачи сигналов. Осуществив раздельный прием лучей и произведя их оптимальное сложение (после соответствующего фазирования), можно не только избавиться от селективных замираний и явле­ния эха, но и заметно повысить достоверность приема при дан­ной мощности передатчика или снизить мощность передатчика при заданной достоверности .

El principio de construcción de un sistema de comunicación de banda ancha se ilustra en la Fig. 5.6. La señal primaria de banda estrecha con un amplio espectro se suministra al mezclador, donde también se suministran oscilaciones con una banda de frecuencia desde un generador de señal de banda ancha (WGS). Con ello se consigue la formación de una red de banda ancha, que modula la frecuencia portadora del transmisor (TCF). El ancho del espectro de la señal transmitida está determinado por la banda de frecuencia.

En el lado receptor se producen transformaciones inversas. Para el funcionamiento normal del sistema, los generadores de señales de banda ancha de los dispositivos transmisores y receptores deben ser idénticos y deben funcionar de forma sincrónica y en fase. Una etapa necesaria en el procesamiento de la señal recibida es su paso a través de un correlador o de un filtro adaptado (MF), como se muestra en la Fig. 5.6. El aislamiento del máximo principal de la función de autocorrelación se realiza mediante un solucionador (DS). En un sistema de comunicación binario, decide recibir una señal de envío o una señal de pausa.

Los sistemas de comunicación de banda ancha son un medio radical para combatir no sólo el desvanecimiento. Proporcionan un combate eficaz contra las interferencias pulsadas y concentradas de aditivos al tiempo que mantienen la resistencia a las interferencias de fluctuación. En efecto, si la entrada de un receptor de una señal de banda ancha con una banda recibe una señal de banda ancha con una potencia rs, potencia de interferencia concentrada (por ejemplo, de una estación de radio de banda estrecha) y ruido de fluctuación con densidad espectral, entonces la relación señal-interferencia en la entrada del receptor es

(5.13)

A medida que aumenta el efecto de interferencia de la interferencia concentrada, disminuye y tiende a .

La interferencia creada por NPS en sistemas de banda estrecha es de naturaleza similar al ruido de fluctuación y su influencia es inversamente proporcional a la relación , donde es el ancho del espectro de la señal de banda estrecha. Esto determina la posibilidad de operación conjunta de sistemas de radiocomunicación de banda ancha y banda estrecha.

Como resultado del procesamiento NPS en el dispositivo receptor, la relación señal-ruido en la salida del correlador (filtro adaptado) aumenta según la teoría de la inmunidad potencial al ruido en proporción a la base de la señal. EN:

Entonces, aumentando EN para un determinado , es posible transmitir información en el caso de , lo que dificulta la recepción de ShPS si se desconoce su forma y aumenta el secreto energético de la comunicación. Finalmente, los sistemas de comunicación de banda ancha proporcionan transmisión de información por multidifusión en una banda de frecuencia más estrecha que cuando se utilizan señales de banda estrecha y el mismo número de corresponsales.

MÉTODO DE COMUNICACIÓN INTERMITENTE

En los últimos años, se ha prestado cada vez más atención a los sistemas de comunicación intermitente que proporcionan una mayor fidelidad y velocidad media de transmisión de información a través de canales de radio.

Cuando se utiliza la dispersión troposférica e ionosférica de ondas de radio para comunicaciones de larga distancia en ciertos intervalos de tiempo, debido a las malas condiciones de su propagación, ningún método de recepción garantiza la obtención de una señal resultante por encima del nivel requerido para la recepción normal. El método más eficaz para transmitir información en tales casos es el método de comunicación intermitente. En un sistema de comunicación intermitente, la información se transmite solo durante aquellos períodos de tiempo durante los cuales se garantiza una recepción confiable de las señales.

El método se basa en el uso de un canal de comunicación inverso, que proporciona una evaluación de las condiciones de propagación de las ondas de radio. Antes del inicio de la siguiente sesión de comunicación, se emite una señal de sondeo y la información se acumula en el extremo transmisor en un dispositivo de almacenamiento. Cuando la relación señal-interferencia en el punto de recepción supera un cierto valor umbral, se envía un comando especial a través del canal inverso para transmitir la información acumulada, que se "dispara", es decir, se transmite a una velocidad muchas veces mayor. que la velocidad de transmisión en sistemas de comunicación continua. Cuando el nivel de la señal disminuye, el punto receptor interrumpe la transmisión de información con un comando especial, tras lo cual la señal de sondeo comienza a emitirse nuevamente, etc.