Principios de separación de canales de medida. Telefonía multicanal y métodos de separación de canales.

Lección 6 Métodos de división de código.

(multiplexación y acceso múltiple); norte principio y características principales CDMA ; espectro ensanchado directo; metro multicanal expansión del espectro; ampliación del espectro mediante salto de frecuencia; ampliación del espectro mediante salto de frecuencia; norteel orden en el que los datos de voz pasan a través de la estación móvil hasta que se envían al aire; oh evolución de los sistemas de comunicación celular utilizando tecnología CDMA.

6.1 Clasificación de sistemas de transmisión mediante un único recurso.

Cualquier señal ocupa una determinada banda de frecuencia, existe durante algún tiempo, tiene energía limitada y se propaga en una determinada región del espacio. De acuerdo con esto, se distinguen cuatro tipos de recursos del canal: frecuencia, tiempo, energía y espacial.

El problema del uso eficiente del recurso del canal común se ha agravado debido a la necesidad de garantizar la comunicación en condiciones de demandas de los consumidores desiguales e impredecibles a lo largo del tiempo. Al decidir este Se utilizan problemas, multiplexación y múltiples métodos de acceso. Los conceptos de "multiplexación" y "acceso múltiple" son similares en el sentido de que implican la distribución de un recurso entre los usuarios. Al mismo tiempo, existen diferencias significativas entre ellos. En multiplexaciónEl recurso del canal de comunicación se distribuye a través de.equipo terminal común, formando señal de grupo e S Σ (t) . En acceso múltiple, S Σ (t) se forma como resultadoadición de señalusuarios directamente en el canal (Figura 6.1 ). en esta fotoIS fuente del mensaje, PRD - transmisor, PRM - receptor, PS destinatario del mensaje). El acceso múltiple es típico de canales satelitales, canales de radio y canales de comunicación móvil.

Figura 6.1 Sistema de transmisión de acceso múltiple

METRO la multiplexación se basa en hardware común, A El acceso múltiple (MA) utiliza procedimientos (protocolos) específicos implementados mediante software almacenado en la memoria de cada terminal. sobre arroz unke 6. 2 presenta métodos de multiplexación.

En la mayoría de los casos paramultiplexacióncanal, a la fuente del mensaje se le asigna una señal especial, llamada señal de canal. Las señales del canal moduladas por mensajes se combinan para formar una señal de grupo. S gr(t) . Si la operación de unión es lineal, entonces S gr (t) = S Σ (t) . será una señal de grupo lineal. Suele estar formado por suma lineal de señales de canales moduladas.

Figura 6. 2 - Métodos de multiplexación

En los llamados sistemas de multiplexación Raman, una señal de grupo se genera mediante un cierto procesamiento lógico (no lineal), como resultado del cual cada elemento de la señal generada muestra información (una combinación de símbolos) de todos los circuitos integrados. Un ejemplo clásico de este tipo de sistema es el sistema de telegrafía de doble frecuencia. Se utilizan cuatro frecuencias para transmitir cuatro combinaciones de símbolos en dos canales: f 1 00, f 2 01, f 3 10, f 4 11.

Dispositivo de separación de señales de grupo lineal SΣ(t) es un conjunto de circuitos selectivos lineales, cada uno de los cuales selecciona solo su propia señal de canal e, idealmente, no reacciona en absoluto a las señales de otros canales. Para lograr tal separación ideal, es necesario y suficiente que las señales de canal moduladas constituyan un conjunto de señales linealmente independientes. Como tales señales se utilizan habitualmente conjuntos de señales ortogonales.

En la clase de multiplexación lineal, según el tipo de característica distintiva de la señal del canal, se distingue entre división de canales en el tiempo (TCD), división de frecuencia (FCD) y división de canales según la forma de las señales, denominada división de código. de canales (CDC). En lugar del término "separación", también se utiliza el término "compactación". Con PRK, la banda de frecuencia del canal comúnΔf dividido en varias franjas más estrechasΔfi , cada uno de los cuales forma un canal IC. Con VRK, toda la franjaΔf se proporciona alternativamente en ciertos intervalos a varias fuentes para transmitir mensajes. Con QKD, no hay división del canal común entre IC ni en frecuencia ni en tiempo. Las señales de canal de diferentes circuitos integrados, superpuestas en tiempo y frecuencia, permanecen ortogonales debido a la diferencia de forma, lo que asegura su separación.

Son posibles opciones para combinar estos métodos. Entonces, en las comunicaciones móviles como método.acceso múltipleSe utilizan ampliamente combinaciones de PRK y VRK, VRK y KKK. En la primera combinación, cada canal de frecuencia se proporciona a varios usuarios durante determinados períodos de tiempo. Para la segunda combinación en la banda de frecuenciaΔf Formar canales de división de tiempo que se proporcionan a varios usuarios según los principios QKD.

Al organizar la transmisión de información multicanal, las señales de los canales se pueden distribuir de una forma predeterminada entre las fuentes de mensajes. Este tipo de sello se llama sello de canal fijo. El correspondiente sistema de transmisión multicanal también se denominará sistema concanales fijos. También es posible organizar la transmisión de información multicanal cuando las señales de los canales no se distribuyen de antemano entre las fuentes, sino que se asignan a cada fuente según sea necesario. Este tipo de sello se llama sello concanales sueltos. Obviamente, para una separación adecuada de canales en sistemas con canales no conectados, es necesario transmitir de alguna manera información de dirección al lado receptor.

Conceptos y definiciones básicos introducidos para multicanal sistemas, también son aplicables para sistemasacceso múltiple(MARYLAND) . Hasta la fecha, se han estudiado y propuesto una gran cantidad de métodos de DM diferentes. Se diferencian en la forma en que se asigna el recurso del canal colectivo (fijo o dinámico), la naturaleza de los procesos de toma de decisiones (centralizados o distribuidos) y el grado en que el modo de acceso se adapta a las condiciones cambiantes.

El acceso múltiple es típico de canales satelitales (en este caso se utiliza el término "acceso múltiple"), canales de radio (comunicaciones por radio por paquetes), canales de comunicación móvil, así como líneas telefónicas multipunto y redes locales.

Se pueden agrupar todos los métodos MD existentes y se puede seleccionar el método de gestión de la distribución del recurso del canal común como base para la clasificación (Fig. Lección 6. 3).

Figura 6.3 - Múltiples métodos de acceso

Protocolos de acceso aleatorio.Con MD aleatorio, todo el recurso del canal de comunicación se representa como un canal, cuyo acceso se produce de forma aleatoria, como resultado de lo cual es posible una colisión de paquetes de información transmitida. Se pide a los corresponsales que realicen una determinada secuencia de acciones para resolver el conflicto. Cada usuario puede transferir datos al canal según sea necesario, sin tener que negociar explícitamente con otros usuarios. La presencia de retroalimentación permite a los corresponsales que interactúan controlar el paso de la información transmitida.

Hay dos opciones posibles para implementar una estrategia de acceso aleatorio: sin detección de portadora y con detección de portadora.

Acceso aleatoriosin detección de portadoraes que si es necesario transmitir datos, el terminal de usuario comienza inmediatamente a transmitir paquetes. Dado que los paquetes se transmiten sin sincronización entre sí, pueden superponerse, lo que provoca interferencias mutuas. Cuando se produce tal conflicto, confirmado por una señal de retroalimentación, los terminales repiten la transmisión de los paquetes corruptos. Para evitar que se repitan conflictos, los intervalos de tiempo antes del inicio de la retransmisión en cada terminal se seleccionan aleatoriamente.

Acceso aleatoriocon sentido portadorasume la capacidad de controlar la transmisión de información por parte de otros corresponsales. En ausencia de transmisión de datos, se disponen de franjas horarias desocupadas para la transmisión de su información. En caso de colisión, los usuarios retrasan la transmisión de paquetes durante un período de tiempo.Δt . Actualmente existen dos tipos de protocolo:persistente y no persistente. La diferencia es que en el primer caso, los usuarios de objetos en movimiento, al detectar colisiones, inician la transmisión inmediatamente, y en el segundo, después de un cierto intervalo de tiempo.

Protocolos de asignación de recursos fijosLos canales proporcionan una distribución estática del recurso del canal entre usuarios. Los representantes más típicos de este tipo de protocolos son el acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA), el acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) y el acceso múltiple por división de código (CDMA).

Una asignación fija de un recurso de canal no puede satisfacer los requisitos dinámicamente cambiantes de los usuarios de la red, es decir tiene controles estrictos.

Métodos asignaciones de recursos bajo demandale permiten deshacerse de las desventajas inherentes a los métodos anteriores, pero requieren información detallada y clara sobre los requisitos de los usuarios de la red. Según la naturaleza de los procesos de toma de decisiones, los métodos para asignar un recurso según la demanda se dividen encentralizado y distribuido.

CentralizadoLos métodos de asignación de recursos bajo demanda se caracterizan por la presencia de solicitudes de transmisión desde los terminales de la fuente del mensaje. La decisión de proporcionar un recurso la toma la estación central. Los protocolos correspondientes se distinguen por la presencia de canales de reserva asignados rígidamente a cada objeto en movimiento y la presencia de una estación de control central. Los protocolos se caracterizan por una alta tasa de utilización del ancho de banda de la estación base, pero son críticos en caso de fallos en el funcionamiento del sistema de control.

Repartido Los métodos para asignar un recurso bajo demanda se diferencian en que todos los usuarios realizan las mismas operaciones sin recurrir a la ayuda de una estación central y utilizan información de servicio adicional que se intercambia entre sí. Todos los algoritmos de control distribuido requieren el intercambio de información de control entre usuarios. Los protocolos se caracterizan por una asignación rígida de canales de reserva a un objeto en movimiento. Además, cada objeto tiene una tabla para asignar canales de solicitud, por lo que cualquier objeto en movimiento tiene información sobre el estado de toda la red en cualquier momento.

Conjunto metodos son combinaciones de métodos de asignación de recursos anteriores, e implementan estrategias en las que la elección del método es adaptativa para diferentes usuarios con el fin de obtener características del recurso del canal utilizado que son cercanas a las óptimas. Como regla general, el coeficiente de utilización de la capacidad del canal se toma como criterio de optimización. A partir de protocolos de este tipo se ajustan los parámetros a la situación específica de la red.

Por tanto, cada uno de los métodos considerados de distribución de recursos tiene ventajas y desventajas. En la práctica, es recomendable disponer del conjunto completo de métodos y realizar una transición adaptativa de un método a otro ante determinados cambios en las condiciones de funcionamiento.

6.2 Principio y características principales CDMA

Popular El principio de funcionamiento de los sistemas de comunicación celular (CCS) con división de código de canales se puede explicar de la siguiente manera soy un ejemplo oh . Supongamos que está sentado ensala de espera de la estación. Cada uno con un cameo hay dos personas. Una pareja se habla en inglés, otra en ruso, la tercera en alemán, etc. Entonces en el pasillo todos hablan al mismo tiempo V un rango de frecuencia (habla de 3 kHz a 20 kHz), mientras usted, hablando con su oponente, solo lo entiende a él, pero escucha a todos.

Principios de división de códigos de canales de comunicación CDMA.se basan en el uso de señales de banda ancha (WBS), cuyo ancho de banda excede significativamente la banda de frecuencia requerida para la transmisión de mensajes convencionales, por ejemplo, en sistemas de multiplexación por división de frecuencia de banda estrecha (FDMA). La principal característica de ShPS es base señal, definida como el producto del ancho de su espectro F por su duración T:

B=F*T

Como resultado de multiplicar la señal de una fuente de ruido pseudoaleatoria por una señal de información, la energía de esta última se distribuye en una amplia banda de frecuencia, es decir, su espectro se expande. En dispositivos de radio construidos. incógnita utilizando la tecnología Spread Spectrum(espectro extendido),La expansión del espectro de la señal transmitida se lleva a cabo mediante una secuencia pseudoaleatoria (Número pseudoaleatorio, PN), que especifica el algoritmo de distribución.Cada dispositivo receptor debe conocer la secuencia de codificación para decodificar un mensaje. Los dispositivos con diferentes PN en realidad no se "escuchan" entre sí. Dado que la potencia de la señal se distribuye en una banda ancha, la señal en sí resulta "oculta" en el ruido y, en sus características espectrales, también se parece al ruido en un canal de radio.

El método de transmisión de banda ancha fue descrito en detalle por K. Shannon, quien introdujo el concepto de capacidad del canal y estableció una conexión entre la posibilidad de transmisión de información sin errores a través de un canal con una relación señal-ruido determinada y la banda de frecuencia. asignados para la transmisión de información. Para cualquier relación señal-ruido dada, se logra una baja tasa de error de transmisión aumentando el ancho de banda de frecuencia asignado para la transmisión de información.

En los sistemas de comunicación digital que transmiten información en forma de símbolos binarios, la duración del ShPS t y velocidad de transmisión de mensajes CON relacionado por la relación T = 1/C . Por lo tanto la base de la señal B = F/C caracteriza la expansión del espectro del ShPS (S shps ) en relación con el espectro del mensaje.El ancho del espectro está determinado por la duración mínima del pulso ( t 0 ), es decir F = 1/ t 0 y B = T/ t 0 = F/Δ f (Δ f ancho del espectro de la señal de información).

La ampliación del espectro de frecuencia de los mensajes digitales transmitidos se puede realizar utilizando diferentes métodos y/o su combinación. Enumeremos los principales:

1. extensión directa del espectro de frecuencias ( DSSS-CDMA);
2. con espectro ensanchado multicanal(MC-CDMA)
3. cambio abrupto en la frecuencia portadora ( FHSS-CDMA).

6. 3 Espectro ensanchado directo - DSSS (Espectro ensanchado de secuencia directa)

Los canales de tráfico con este método de dividir el entorno son creados por aplicaciones. yo como señal de radio modulada por código de banda ancha como ruido Señal transmitida a un canal común a otros transmisores similares, en un único y amplio rango de frecuencia. Mediante el funcionamiento de varios transmisores, el aire en este rango de frecuencia se vuelve aún más ruidoso. Cada transmisor modula la señal utilizando un número numérico separado actualmente asignado a cada usuario. código , un receptor configurado con un código similar, usted divide la señal de radio del total la parte que está destinada a este receptor. explícitamente ausente temporal o frecuencia separación de canales, cada suscriptor utiliza constantemente todo el ancho del canal, transmitiendo una señal a un rango de frecuencia común y recibiendo una señal de un rango de frecuencia común. Al mismo tiempo, los canales de recepción y transmisión de banda ancha se encuentran en diferentes rangos de frecuencia y no interfieren entre sí. La banda de frecuencia de un canal es muy amplia, conversaciones Los suscriptores se superponen entre sí, pero como sus códigos de modulación de señal son diferentes, pueden diferenciarse mediante el hardware y el software del receptor.

Técnica extensión del espectrole permite aumentar el rendimiento manteniendo la misma intensidad de la señal. Los datos transmitidos se combinan con una señal pseudoaleatoria similar a un ruido más rápida mediante una operación OR bit a bit mutuamente excluyente.(xo suma módulo 2) (Figura 6.4). Señal de datos con ancho de pulso. Tuberculosis combinado usando la operación OR(agregado módulo 2)con un código de señal cuya duración del pulso es igual a T c (ancho ancho de bandaproporcional 1/T, donde T - tiempo de transmisión de un bit), por lo tanto el ancho de banda de la señal con datos es igual a 1/ T b , a el ancho de banda de la señal recibida es igual a 1/Tc. Dado que T c es mucho menor que T b , el ancho de banda de la señal recibida es mucho mayor que el de la señal de datos transmitida original. Magnitud T b / T c es la base de la señal y, hasta cierto punto, determina el límite superior del número de usuarios admitidos por la estación base a la vez temporalmente.

Figura 6.4 Codificación de señales discretas (dominio del tiempo)

En usando el método DSSS-CDMA señal de banda estrecha (Fig. mal 6.5 ) se multiplica por una secuencia pseudoaleatoria (PSR) con un período de repetición T, incluyendo N duración de la secuencia de bits a cada. En este caso, la base SPS es numéricamente igual al número de elementos PSP. segundo = norte * t 0 / t 0 = norte .

Dibujo 6.5 Diagrama de bloques de codificación y espectro de señal

Por lo tanto, para cambiar la fase portadoracon manipulación de faseSe utiliza un flujo de bits rápido. La banda se expande artificialmente aumentando la velocidad de transferencia de datos (aumentando el número de bits transmitidos).Esto se hace reemplazando cada bit de información con una ráfaga de diez o más bits., llamados "chips". Al mismo tiempo, la banda de frecuencia se expande proporcionalmente. Estas secuencias de bits se denominan tipo ruido o PN. Estas secuencias binarias se generan especialmente de tal manera que contienen aproximadamente el mismo número de ceros y unos. Cada uno de los bits cero del flujo de información se reemplaza por un código PN y los unos por un código PN invertido. Esta modulación llamado Modulación con inversión de bits. Esta mezcla da como resultado una señal PN.. En el correlacionador, un código PN no invertido que coincide estrechamente con el código PN local genera un poco de información " 0 ". Al mismo tiempo, la secuencia correspondiente a " 1 ", lleva a completar descorrelación , ya que para este bit de información se invierte el código PN. Así, el correlador producirá un flujo de unos para la secuencia PN invertida y un flujo de ceros para la no invertida, lo que supondrá la restauración de la información transmitida. A veces se utiliza un desplazamiento de fase de 180 grados para transmitir el flujo de bits resultante, lo que se denomina codificación por desplazamiento de fase binaria (BPSK). O (más a menudo) la transmisión se implementa mediante codificación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK), es decir, se transmiten simultáneamente dos bits (un número de 0 a 4), codificados por cuatro desplazamientos de fase diferentes de la frecuencia portadora. Un transmisor con un código PN no puede producir exactamente las mismas bandas laterales (componentes espectrales) que otro transmisor que utiliza un código PN diferente.

La recepción ShPS la realiza el receptor óptimo, que para una señal del suelo ness utilizando parámetros conocidos calcula la integral de correlación

z =∫ x (t) u (t) dt,

donde x(t) - señal de entrada, que es la suma de la señal útil u(t) y ruido n(t) (en el caso de ruido blanco). Entonces el valor z comparado con el umbral z . El valor de la integral de correlación se encuentra utilizando un correlacionador o un filtro adaptado. El correlador “comprime” el espectro de una señal de entrada de banda ancha multiplicándolo por una copia de referencia Utah) seguido de filtrado, lo que conduce a una mejora en la relación señal-ruido en la salida del correlador en EN veces en relación con la entrada.

La ganancia resultante en la relación señal/ruido a la salida del receptor es función de la relación entre los anchos de banda de la señal de banda ancha y de banda base: cuanto mayor es la dispersión del espectro, mayor es la ganancia. En el dominio del tiempo, esto es función de la relación entre la velocidad de transmisión del flujo digital en el canal de radio y la velocidad de transmisión de la señal de información básica. Para estándar IS-95(primer estándar CDMA) la proporción es 128veces, o 21 dB. Esto permite que el sistema funcione a un nivel de interferencia que excede el nivel de la señal útil en 18 dB, ya que el procesamiento de la señal en la salida del receptor requiere que el nivel de la señal exceda el nivel de interferencia en solo 3 dB. En condiciones reales, el nivel de interferencia es mucho menor. Además, la ampliación del espectro de la señal (hasta 1,23 MHz) puede considerarse una aplicación de los métodos de recepción por diversidad de frecuencia. Una señal que se propaga en una ruta de radio está sujeta a desvanecimiento debido a la naturaleza de propagación por rutas múltiples. En el dominio de la frecuencia, este fenómeno se puede representar como el efecto de un filtro de muesca con un ancho de banda de muesca variable (normalmente no más de 300 kHz). En estándar AMPS(estándar de teléfono móvil analógico)esto corresponde a la supresión de diez canales, y en el sistema CDMA solo se suprime alrededor del 25% del espectro de la señal, lo que no causa ninguna dificultad especial para restaurar la señal en el receptor.(Figura 6.6) . En estándar AMPS ancho de banda de un canal 30 kHz, en

GSM 200kHz). Figura 6.6 -

El impacto de la interferencia de banda estrecha (a) y el desvanecimiento (b) en una señal de banda ancha. Una característica extremadamente útil de los dispositivos DSSS es que, debido a su bajísimo nivel de potencia, suson practicamenteno interfiera con dispositivos de radio convencionales(banda estrecha de alta potencia), ya que estos últimos toman la señal de banda ancha para detectar ruido dentro de los límites aceptables. Allende

- Los dispositivos convencionales no interfieren con los de banda ancha, ya que sus señales de alta potencia son "ruidosas" sólo en su propio canal estrecho y no pueden ahogar toda la señal de banda ancha. Es como si una letra escrita en tamaño grande con un lápiz fino estuviera sombreada con un rotulador grueso: si los trazos no están seguidos, podremos leer la letra. Como resultado, podemos decir que el uso de tecnologías de banda ancha permite utilizar la misma sección del espectro radioeléctrico. dos veces -

dispositivos de banda estrecha convencionales y "además de ellos" - banda ancha. En resumen, es posible resaltar lo siguiente Propiedades de la tecnología ShPS, al menos para el método de secuencia directa:

norte inmunidad al ruido;

pequeño interferencia con otros dispositivos;

A confidencialidad de las transmisiones;

oh económico en producción en masa;

V Posibilidad de reutilizar la misma parte del espectro..

6.4 Multicanal expansión del espectro MC-CDMA (multiportadora)

Este método es una variación de DSSS. En 1993, el Instituto de Tecnología de las Comunicaciones introdujo un nuevo esquema de intercambio sincrónico. El esquema propuesto combina las ventajas de la técnica DS-CDMA con una multiplexación por división de frecuencia ortogonal eficiente ( OFDM ). El nuevo esquema de compartición se conoce como CDMA multifrecuencia ( MC-CDMA) o como OFDM-CDMA , y se caracteriza por una alta flexibilidad y eficiencia en el uso del rango de frecuencia, comparable a DS-CDMA.

En el sistema MC-CDMA, los bits después de la codificación del canal se convierten en papas fritas multiplicando por la secuencia del código de separación de usuarios, que es necesaria para minimizar la interferencia entre suscriptores. Para generar estos códigos se utilizan funciones ortogonales de Walsh. La propiedad clave del sistema MC-CDMA es que todos los chips asociados con un bit de código se transmitenparalelo en subcanales de banda estrecha, utilizando OFDM.

Esto se puede ilustrar claramente considerando esta tecnología basada en el estándar 802.11.(Radio-Ethernet) . Imaginemos que toda la banda de frecuencia "ancha" se divide en un cierto número de subcanales (según el estándar 802.11 - 11 canales). Cada bit de información transmitido se convierte, según un determinado algoritmo, en una secuencia de 11 bits; estos 11 bits se transmiten simultáneamente y en paralelo, utilizando los 11 subcanales; Tras la recepción, la secuencia de bits recibida se decodifica utilizando el mismo algoritmo que para la codificación. Otro par receptor-transmisor puede utilizar un algoritmo de codificación-decodificación diferente, y puede haber muchos algoritmos diferentes.

El resultado obvio de utilizar este método es la protección de la información transmitida contra escuchas ilegales (un receptor "extranjero" utiliza un algoritmo diferente y no podrá decodificar información que no sea de su transmisor). Pero otra propiedad del método descrito resultó ser más importante. Se basa en el hecho de que gracias a los 11 veces redundancia se pueden hacer transferenciasseñal de muy baja potencia(en comparación con el nivel de potencia de la señal utilizando tecnología de banda estrecha convencional),sin aumentar el tamaño de las antenas. En este caso, la relación entre el nivel de la señal transmitida y el nivel de ruido , (es decir, interferencia aleatoria o intencionada), de modo que la señal transmitida ya no se puede distinguir en el ruido general. Pero gracias a su redundancia 11 veces mayor, el dispositivo receptor aún podrá reconocerlo. Estecasi lo mismo que escrito en 11 hojas la misma palabra y algunas hojas resultó estar escrito con letra ilegible, otros estaban medio borrados o en una hoja de papel quemada, pero aún así, en la mayoría de los casos, podremos determinar qué tipo de palabra es comparando las 11 copias.

En esta etapa, se utiliza una banda de frecuencia de 1 para sistemas MS-CDMA., 25 MHz divididos en 512 subportadoras. Las pruebas han demostrado que son menos sensibles al problema cercano-lejano que los sistemas DS-CDMA.

6.5 Ampliación del espectro por salto de frecuencia

Salto de frecuencia portadora tercer método (Figura 6.7 ), se lleva a cabo ajustando rápidamente la frecuencia de salida del sintetizador de acuerdo con la ley de formación de secuencias pseudoaleatorias (Frecuencia No optar por CDMA de espectro ensanchado - FHSS-CDMA). Cada frecuencia portadora y sus bandas laterales asociadas deben permanecer dentro del ancho de banda determinado por la FCC.(Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU.). Sólo si el destinatario conoce la secuencia de saltos de frecuencia del transmisor, su receptor puede seguir esos saltos de frecuencia.

Arroz Lección 6.7 - Expansión del espectro mediante salto de frecuencia de la portadora

Al codificar mediante el método de salto de frecuencia (FHSS), toda la banda de frecuencia asignada para las transmisiones se divide en varios subcanales (según el estándar 802.11, hay 79 de estos canales). Cada transmisor utiliza sólo uno de estos subcanales a la vez, saltando regularmente de un subcanal a otro. El estándar 802.11 no fija la frecuencia de dichos saltos; se puede configurar de forma diferente en cada país. Estos saltos se producen de forma sincrónica en el transmisor y en el receptor según una secuencia pseudoaleatoria predeterminada y conocida por ambos; Está claro que sin conocer la secuencia de conmutación, también es imposible aceptar la transmisión.

Otro par transmisor-receptor utilizará una secuencia de salto de frecuencia diferente, configurada independientemente de la primera. En una banda de frecuencia y en un área de línea de visión (en una “celda”) pueden haber muchas secuencias de este tipo. Está claro que a medida que aumenta el número de transmisiones simultáneas, también aumenta la probabilidad de colisiones, cuando, por ejemplo, dos transmisores saltaron simultáneamente a la frecuencia número 45, cada uno de acuerdo con su propia secuencia, y se bloquearon entre sí. Para los casos en los que dos transmisores intentan utilizar la misma frecuencia al mismo tiempo, se proporciona un protocolo de resolución de colisiones en el que el transmisor intenta reenviar los datos en la siguiente frecuencia de la secuencia.

6 . 6 Redes basadas en CDMA

Historia y disposiciones generales.

1991: Qualcomm desarrolló un borrador del estándar IS-95.

1993 - La Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA Telecommunications Industry Association) aprobó la versión básica del IS-95 y, en julio de 1993, la Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU. (FCC) reconoció la tecnología celular digital de Qualcomm como el estándar IS-95 basado en CDMA.

1995 - Operación del primer sistema comercial de comunicaciones móviles celulares. Por Tecnología CDMA IS-95 en Hong Kong.

Las redes y dispositivos de acceso múltiple por división de código se basan en estándares desarrollados por TIA. Básicamente estos son los estándares:

Interfaz de radio CDMA IS-95; Servicios de voz CDMA IS-96;

estación móvil CDMA IS-97;estación base CDMA IS-98;

Servicios de datos CDMA IS-99.

Con base en una serie de estándares se implementó la estación cdma One de 2da generación. Estas ideas se desarrollaron posteriormente en el estándar de sistema de banda ancha CDMA - 2000 de tercera generación.

Servicios principales: p transmisión de datos y voz a velocidades de 9,6 Kbps, 4,8 Kbps, 2,4 Kbps; metro llamada de larga distancia; r ouming (nacional e internacional); llamada en espera; norte Desvío de llamadas (si no hay respuesta, si está ocupado); a una conferencia telefónica; Y Indicador de llamada en espera; g correo de voz; t Transmisión de textos y recepción de mensajes.

Arquitectura de red

En la Figura 6.8 Se presenta un diagrama de bloques generalizado de la red de radio móvil celular CDMA IS-95.

Los elementos principales de esta red (BTS, BSC, MSC, OMS) son idénticos en composición a los elementos utilizados en las redes celulares con canales de división de tiempo (por ejemplo, GSM). La principal diferencia es que la red CDMA IS-95 incluye dispositivos de evaluación de calidad y selección de bloques (Unidad Selectora SU). Además, para implementar el procedimiento de traspaso suave entre estaciones base controladas por diferentes controladores (BSC), se introducen líneas de transmisión entre SU y BSC (Inter BSC Soft handover). El Centro de Conmutación Móvil (MSC) ha agregado un transcodificador convertidor (TCE Transcoder Equipment), que convierte muestras de señales de voz y formatos de datos de un formato digital a otro.

El sistema CDMA de Qualcomm está diseñado para funcionar en el rango de frecuencia de 800 MHz. Ella construido utilizando el método de expansión directa del espectro de frecuencia basado en el uso de 64 tipos de secuencias formadas según la ley de funciones de Walsh. Para transmitir mensajes de voz se seleccionó un dispositivo convertidor de voz con el algoritmo CELP con una tasa de conversión de 8000 bps (9600 bps por canal). Los modos de funcionamiento son posibles a velocidades de 4800, 2400, 1200 bps.

El estándar utiliza el procesamiento separado de las señales reflejadas que llegan con diferentes retrasos y su posterior suma ponderada, lo que reduce significativamente el impacto negativo del efecto multitrayecto. Al procesar haces por separado en cada canal receptor en la base estaciones Se utilizan 4 correladores de trabajo en paralelo y 3 correladores en la estación móvil. La presencia de correlacionadores que trabajan en paralelo permite implementar un modo suave de "traspaso de retransmisión" al pasar de una celda a otra.

Figura 6.8 - Arquitectura de red CDMA

El modo de "traspaso" suave se produce mediante el control de una estación móvil por parte de dos o más estaciones base. El transcodificador, que forma parte del equipo principal, evalúa la calidad de la recepción de señales de dos estaciones base secuencialmente cuadro por cuadro. El proceso de selección de la mejor trama conduce al hecho de que la señal resultante se puede formar en el proceso de conmutación continua y posterior "pegado" de las tramas recibidas por diferentes estaciones base que participan en la "transmisión de retransmisión".

Canales de tráfico y control.

En CDMA, los canales para la transmisión desde la estación base a la estación móvil se llaman hacia adelante. Los canales para que la estación base reciba información del móvil se denominan inversos. Para el canal de retorno, IS-95 define una banda de frecuencia de 824 a 849 MHz. Para canal directo 869894 MHz. Los canales directo e inverso están separados por 45 MHz. Los datos del usuario se empaquetan y transmiten en un canal con un ancho de banda de 1,2288 Mbit/s. Capacidad de carga del canal directo 128 conexiones telefónicas con una velocidad de tráfico de 9,6 Kbit/s. La composición de canales en CDMA en el estándar IS-95 se muestra en Figura como 6. 9 .

Estándar IS-95 utiliza diferentes tipos de modulación para los canales de ida y vuelta. En el canal directo, la estación base transmite datos simultáneamente a todos los usuarios de la celda, utilizando códigos diferentes para cada usuario para separar los canales. También se transmite una señal piloto y tiene un nivel de potencia más alto, lo que brinda a los usuarios la capacidad de sincronizar aciones.

Figura 6.9 - Canales de tráfico y control del sistema CDMA.

En dirección inversa, las estaciones móviles responden de forma asíncrona (sin utilizar una señal piloto) y el nivel de potencia que llega a la estación base desde cada estación móvil es el mismo. Este modo es posible gracias al monitoreo y control de energía de los suscriptores móviles a través del canal de servicio.

Canales directos

Los datos del canal de tráfico directo se agrupan en una trama de 20 ms. Los datos del usuario, después de ser precodificados y formateados, se entrelazan para ajustar la velocidad de datos actual, que puede variar. A continuación, el espectro de la señal se amplía multiplicándolo por una de 64 secuencias pseudoaleatorias (basadas en funciones de Walsh) hasta un valor de 1,2288 Mbit/s. A cada suscriptor de telefonía móvil se le asigna un PSP, con la ayuda del cual th Sus datos estarán separados de los datos de otros suscriptores. La ortogonalidad de PRP se garantiza mediante la codificación síncrona simultánea de todos los canales de la celda (es decir, los fragmentos utilizados en cada momento son ortogonales). Como ya se mencionó, el sistema transmite una señal piloto (código) para que el terminal móvil pueda controlar las características del canal, recibir marcas de tiempo y proporcionar sincronización de fase para una detección coherente. Para la sincronización de la red global, el sistema también utiliza etiquetas de radio del GPS.(Sistema de Posición Global) satélites.

Composición de canales en vivo.

El Canal Piloto está diseñado para establecer la sincronización inicial, controlar el nivel de la señal de la estación base en tiempo, frecuencia y fase, e identificar la estación base.

El canal de sincronización (SCH Synchronizing Channel) asegura que se mantenga el nivel de emisión de la señal piloto, así como la fase de la secuencia pseudoaleatoria de la estación base. El canal de sincronización transmite señales de reloj a terminales móviles a 1200 baudios.

El Canal de Difusión de Mensajes Cortos, Canal de Buscapersonas, se utiliza para llamar a una estación móvil. Número de canales hasta 7 por celda. Después de recibir la señal de llamada, la estación móvil transmite una señal de acuse de recibo a la estación base. A continuación se transmite información sobre el establecimiento de una conexión y la asignación de un canal de comunicación a la estación móvil a través del canal de llamada de difusión. Opera a 9600, 4800, 2400 baudios.

El canal de tráfico directo (FTCH Forward Traffic Channel) está diseñado para transmitir mensajes de voz y datos, así como controlar información desde la estación base al móvil; transmite cualquier dato del usuario.

CDMA utiliza dos tipos de canales para proporcionar diferentes servicios de comunicación. El primero de ellos se llama principal y el segundo, adicional. Los servicios prestados a través de este par de canales dependen del diseño de la comunicación. Los canales se pueden adaptar para un tipo específico de servicio y trabajar con diferentes tamaños de marco, utilizando cualquier valor de velocidad de dos rangos de velocidad: RS-1 (1200, 2400, 4800 y 9600 bps) o RS-2 (1800, 3600, 7200 y 14400 bps). La velocidad de recepción se determina y selecciona automáticamente.

A cada canal lógico se le asigna un código Walsh diferente, como se indica en arroz unke 6. 10 . Puede haber un total de 64 canales lógicos en un canal físico, ya que solo hay 64 secuencias de Walsh a las que se asignan canales lógicos y cada una de ellas tiene una longitud de 64 bits. De los 64 canales:

1. el primer código Walsh (W0), al que corresponde el canal piloto, se asigna al 1er canal;
2. al siguiente canal se le asigna el código Walsh de treinta segundos (W32), a los siguientes siete canales también se les asignan sus propias secuencias Walsh (W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7), que corresponden a los canales de llamada;
3. 55 canales están destinados a la transmisión de datos a través del canal de tráfico directo.

Figura 6.10 - Estructura de canal directo

Composición de los canales de retorno

El Canal de Acceso (Canal de Acceso ACH) permite que la estación móvil se comunique con la estación base cuando la estación móvil aún no está utilizando un canal de tráfico. El Canal de Acceso se utiliza para establecer llamadas y responder a mensajes enviados a través del Canal de Búsqueda, comandos y solicitudes de registro de red. Los canales de acceso se combinan (combinan) con los canales de llamada.

El canal de tráfico inverso (RTCH Reverse Traffic Channel) proporciona la transmisión de mensajes de voz e información de control desde la estación móvil a la estación base.

Características principales sistemas

Rango de frecuencia de transmisión MS	824,040 848,860MHz
Rango de frecuencia de transmisión BTS	869.040 893.970MHz
Inestabilidad relativa de la frecuencia portadora BTS	+/- 5*10 -8
Inestabilidad relativa de la frecuencia portadora de MS	+/- 2,5*10 -6
Tipo de modulación de frecuencia portadora	QPSK(BTS), O-QPSK(MS)
Ancho del espectro de la señal emitida:- 3dB 40dB	1,25MHz 1,50MHz
Frecuencia de reloj de la función M de PSP	1,2288MHz
Número de canales BTS en 1 frecuencia portadora	1 canal piloto 1 canal de sincronización 7 canales persona. llamar
55 canales de comunicación	Número de canales MS 1 canal de acceso
1 canal de comunicación Tasa de transferencia de datos en canales: - sincronización En el canal personal de llamada y acceso	En canales de comunicación 1200 bps 9600, 4800 bps
9600, 4800, 2400, 1200 bps	Codificación en canales de transmisión BTS
Código convolucional R=1/2, K=9	Codificación en canales de transmisión MS
Código convolucional R=1/3, K=9	Relación de energía de bits de información necesaria para la recepción
6-7dB	Máxima potencia radiada efectiva de BTS
50W	Máxima potencia radiada efectiva MS

6.7 6,3 1,0 W

El orden en el que los datos de voz pasan a través de la estación móvil hasta que se envían al aire R Veamos el diagrama de bloques del canal de tráfico inverso. (Figura 6.11)

. Este patrón se repite en los canales directo e inverso; Dependiendo del canal que esté actualmente en uso, se excluyen algunos bloques de este circuito.

1. La señal de voz ingresa al códec de voz; en esta etapa, la señal de voz se digitaliza y comprime utilizando el algoritmo CELP. El principio es este. El flujo de datos se escribe en la matriz fila por fila. Una vez que la matriz esté llena, comience su transmision

por columnas. En consecuencia, cuando varios bits de información se distorsionan seguidos en el aire, al recibirlos, un paquete de errores, que pasa a través de la matriz inversa, se convierte en errores únicos. Figura 6.11 - Diagrama estructural

4. A continuación, la señal ingresa al bloque de codificación (de escuchas ilegales): se superpone una máscara (secuencia) de 42 bits de longitud a la información. Esta máscara es secreta. En caso de interceptación no autorizada de datos en el aire, es imposible decodificar la señal sin conocer la máscara. El método de enumerar todos los valores posibles no es efectivo porque al generar esta máscara, pasando por todos los valores posibles, tendrás que generar 8, 7 billones de máscaras de 42 bits.

5. Bloque de multiplicación de código Walsh: el flujo de datos digitales se multiplica por una secuencia de bits generada por la función Walsh.

En esta etapa de codificación de la señal, el espectro de frecuencia se expande, es decir. Cada bit de información está codificado por una secuencia construida utilizando la función de Walsh, de 64 bits de longitud. Eso. el caudal de datos en el canal aumenta 64 veces. En consecuencia, en el bloque de modulación de la señal, la velocidad de manipulación de la señal aumenta, de ahí la expansión del espectro de frecuencias.

La función Walsh también es responsable de filtrar información innecesaria de otros suscriptores. En el momento en que comienza la sesión de comunicación, al suscriptor se le asigna la frecuencia en la que trabajará y un canal lógico (de 64 posibles), que está determinado por la función de Walsh. En el momento de la recepción, la señal pasa por el circuito en sentido contrario. La señal recibida se multiplica por la secuencia del código Walsh. A partir del resultado de la multiplicación se calcula la integral de correlación.

Si el umbral Z satisface el valor límite, entonces la señal es nuestra. La secuencia de la función de Walsh es ortogonal y tiene buenas propiedades de correlación y autocorrelación, por lo que la probabilidad de confundir su señal con la de otra persona es 0., 01 %.

6. Bloque para multiplicar la señal por dos funciones M (M1 - 15 bits de largo, M2 - 42 bits de largo) o también llamadas PSR - secuencias pseudoaleatorias - el bloque está diseñado para mezclar la señal para el bloque de modulación. A cada frecuencia asignada se le asigna una función M diferente.

7. Bloque de modulación de señal: el estándar CDMA utiliza modulación de fase PM4, OFM4.

Ventajas de CDMA

1. Alta eficiencia espectral. CDMA le permite atender a más suscriptores V misma banda de frecuencia que otros tipos de separación ( TDMA, FDMA).
2. Asignación flexible de recursos. Con la división de códigos no existe una limitación estricta en el número de canales. A medida que aumenta el número de suscriptores, la probabilidad de errores de decodificación aumenta gradualmente, lo que conduce a una disminución en la calidad del canal, pero no a una falla del servicio.
3. EN Alta seguridad del canal. Es difícil seleccionar el canal deseado sin conocer su código., ya que en Toda esta banda de frecuencia se llena uniformemente con una señal similar a un ruido.
4. Los teléfonos CDMA tienen un pico de potencia de emisión más bajo y, por lo tanto, pueden ser menos dañinos.

6.8 Evolución de los sistemas de comunicación celular mediante tecnología CDMA.

Actualmente, los equipos CDMA son los más nuevos y caros, pero al mismo tiempo los más fiables y seguros. La Comunidad Europea, en el marco del programa de investigación RACE, está desarrollando el proyecto CODIT para crear una versión del Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) basado en el principio de división de códigos utilizando señales de espectro ensanchado directo de banda ancha.

La principal diferencia del concepto CODIT será el uso eficiente y flexible de los recursos de frecuencia. Como explicamos anteriormente, la señal CDMA de banda ancha prácticamente no se ve afectada por la interferencia de banda estrecha. Debido a esta propiedad, el estándar CODIT utilizará además intervalos de guarda entre las frecuencias portadoras para la transmisión de datos.

La tecnología de división de código CDMA, debido a su alta eficiencia espectral, es una solución radical para una mayor evolución de los sistemas de comunicación celular.

CDMA2000 es el estándar 3G en el desarrollo evolutivo de las redes cdmaOne (basado en IS-95 ). Manteniendo los principios básicos establecidos por la versión IS-95A , la tecnología CDMA está en constante evolución.

El desarrollo posterior de la tecnología CDMA se produce en el marco de la tecnología CDMA2000. Al construir un sistema de comunicación móvil basado en la tecnología CDMA2000 1X, la primera fase proporciona transmisión de datos a velocidades de hasta 153 kbit/s, lo que permite brindar servicios de comunicación de voz, transmisión de mensajes cortos, trabajar con correo electrónico e Internet. , bases de datos, transmisión de datos e imágenes fijas.

Transición a la siguiente fase CDMA2000 1X EV-DO ocurre cuando se utiliza la misma banda de frecuencia de 1,23 MHz, velocidad de transmisión de hasta 2,4 Mbit/s en el canal de ida y hasta 153 kbit/s en el canal de retorno, lo que hace que este sistema de comunicación cumpla con los requisitos de 3G y permite proporcionar la más amplia gama de servicios, hasta transmisión de vídeo en tiempo real.

La siguiente fase de desarrollo del estándar con el objetivo de aumentar la capacidad de la red y la transmisión de datos es 1XEV-DO Rev A : transmisión de datos a velocidades de hasta 3,1 Mbit/s hacia el abonado y hasta 1,8 Mbit/s desde el abonado. Los operadores podrán brindar los mismos servicios que en el Rev. 0, y, además, transmitir voz, datos y difusión a través de redes IP. Ya existen varias redes operativas de este tipo en el mundo.

Los desarrolladores de equipos de comunicación CDMA han iniciado una nueva fase. 1XEV-DO Rev B , para alcanzar las siguientes velocidades en un canal de frecuencia: 4,9 Mbit/s para el abonado y 2,4 Mbit/s para el abonado. Además, será posible combinar varios canales de frecuencia para aumentar la velocidad. Por ejemplo, combinar 15 canales de frecuencia (el número máximo posible) le permitirá alcanzar velocidades de 73,5 Mbit/s para el abonado y 27 Mbit/s para el abonado. La aplicación de dichas redes mejoró el rendimiento de aplicaciones urgentes, como VoIP , Push to Talk, videotelefonía, juegos en red, etc.

Los principales componentes del éxito comercial del sistema CDMA2000 son un área de servicio más amplia, alta calidad de voz (casi equivalente a los sistemas cableados), flexibilidad y bajo costo de introducción de nuevos servicios, alta inmunidad al ruido y estabilidad del canal de comunicación frente a la interceptación y escuchas a escondidas.

También juega un papel importante la baja potencia radiada de los transmisores de radio de los dispositivos de abonado. Así, para los sistemas CDMA2000 la potencia máxima radiada es de 250 mW. A modo de comparación: en los sistemas GSM-900 esta cifra es de 2 W (por pulso, cuando se utiliza GPRS+EDGE conllenado máximo; máximo cuando se promedia a lo largo del tiempo durante una conversación normal alrededor de 200 mW). En sistemas GSM-1800 1 W (por pulso, en promedio algo menos de 100 mW).

Consideremos las características de la estructura de las rutas de transmisión y recepción de señales y la secuencia de conversión de señales en los sistemas PDM-FM. Para ello, recurramos a la Fig. 2.1 y 2.3 y conozca cuáles son los elementos que en ellos se muestran en relación a los sistemas con PDM-FM.

El equipo de multiplexación (EA) se basa en el principio de división de canales de frecuencia (FDM) o, en otras palabras, según el principio de multiplexación por división de frecuencia (FC), que se utiliza ampliamente para compactar líneas de comunicación por cable. El principio de NC es (Fig. 3.2 y 3.3) que en el tratado de transmisión los espectros de PM de mensajes individuales con la ayuda de convertidores de transmisión individuales (ITC) y luego convertidores de transmisión de grupo (GTC) se transportan a la región de frecuencias más altas. , y la conversión de grupo puede tener varias etapas.

La transferencia de espectro se lleva a cabo mediante el método de modulación de banda lateral única y, por lo tanto, los sistemas con PRK-FM a veces se denominan OB-FM, OBP-FM (banda lateral única) y la señal de grupo se denomina señal grupal o lineal de banda lateral única ( en la figura 3.2.):

Convertidor de transmisión individual IPP (así como el convertidor de transmisión de grupo GPP) es un modulador en anillo que, por un lado, recibe el espectro de frecuencia de la señal convertida (señal PM) y, por otro, una oscilación armónica de la frecuencia portadora. Después del convertidor de anillo, se incluye un filtro de paso de banda (BPF), que selecciona una de las bandas laterales, superior o inferior, y suprime el resto de la portadora y la segunda banda lateral. Al elegir el valor y la banda de frecuencia del filtro PF, se determina la posición transpuesta y el ancho de banda de frecuencia de la señal del canal lejano en el eje de frecuencia de la señal de grupo (lineal). En el lado receptor, la conversión del espectro se produce en orden inverso en los convertidores de recepción de grupo (GRPr) y en los convertidores de recepción individuales (IRPC). Con conversión individual de espectros de señal de canales PM estándar que se encuentran dentro de frecuencias subportadoras múltiplos de 4 kHz. En este caso, entre canales adyacentes están previstas bandas de guarda = 0,9 kHz, que son necesarias para un filtrado fiable de los espectros de canales adyacentes. Como resultado de la conversión individual, se forman grupos de canales primarios (PG), que normalmente incluyen 3, 6 o 12 canales. Por lo tanto, para los sistemas militares de campo de pequeños canales, los grupos primarios de 3 canales que ocupan el espectro de frecuencia de 12,3 - 23,4 kHz son los más utilizados: el llamado ShK de 3 canales, formado utilizando subportadoras de 12,16,20 kHz con la asignación de la parte superior. Para formar un espectro lineal, se utilizan tres etapas de conversión. Los equipos individuales utilizan la conversión de señales de baja frecuencia con

utilizando frecuencias portadoras de 12, 16 y 20 kHz. para el primer segundo y tercer canal, respectivamente, utilizando las bandas laterales superiores de 12,3 a 15,4 kHz, de 16,3 a 19,4 kHz, de 20,3 a 23,4 kHz. Las señales de los canales cuarto, quinto y sexto están sujetas a una formación similar.

En segunda etapa de conversión Los espectros de dos grupos de tres canales de 12,3-12,4 kHz se transfieren al rango de frecuencia de 68 a 96 kHz utilizando frecuencias portadoras de 92 y 108 kHz. Las bandas de frecuencia utilizadas son de 68 a 80 kHz (primer grupo) y de 84 a 96 kHz (segundo grupo) utilizando una tercera etapa de conversión, grupo, a una frecuencia portadora de 64 kHz. se transfieren al espectro de frecuencia lineal 4-32 kHz.

Además del espectro de frecuencia recibido, a la línea se transmiten señales del canal de comunicación de servicio y una frecuencia de control de 18 kHz.

En el camino de recepción, la conversión de señales de espectro lineal en espectros de frecuencia tonal se realiza en orden inverso. En estaciones de canales pequeños con PRK-FM que funcionan principalmente en el rango de longitud de onda del medidor, se forma una señal de frecuencia modulada (FM) directamente en radiofrecuencia (Fig. 3.6) en un generador de frecuencia modulada (FMG), no estabilizada por cuarzo. . Las oscilaciones de la MGF se amplifican aún más en un amplificador de alta frecuencia (UHF), en cuya salida se forma una señal modulada en frecuencia multicanal (MCFMS), o primero se multiplican en frecuencia (generalmente no más de 2 a 4 veces, es decir, fper = fchmg o fper =nfchmg. La modulación de la oscilación del HMG se lleva a cabo utilizando un varicap u otro elemento reactivo incluido en el circuito oscilatorio del HMG. La señal del grupo modulador (GS) proviene de la salida de la ruta de transmisión del AC (. Fig. 3.6.) y se alimenta al elemento reactivo HMG, habiendo pasado previamente por el amplificador de grupo (GU) y un circuito predictivo que ayuda a ecualizar la calidad de los canales en función del ruido. de la frecuencia HMG, su frecuencia se estabiliza mediante la fluctuación de la frecuencia de referencia correspondiente del conjunto de frecuencias generadas por el sintetizador de frecuencia de referencia (RFS). El ajuste de frecuencia se lleva a cabo comparando la frecuencia de HMG (fCHMG) con la frecuencia de referencia. (fFR) en el sistema (SM). Al realizar una sintonización fina del FMG, la frecuencia intermedia (fIF), obtenida como la diferencia fFR=fCHMG-fFR, es igual a su valor nominal y al anillo AFC, que incluye una frecuencia intermedia. amplificador (IF) y un detector de frecuencia (BH).

no afecta la frecuencia de HMG (el sistema está en un estado de equilibrio). Cuando se produce la desafinación del HMG, el valor difiere del valor nominal y el sistema AFC ajusta la frecuencia del HMG, llevando su desafinación residual a un cierto valor pequeño permitido. Un filtro de paso bajo (LPF) limita drásticamente la banda de frecuencia, resaltando prácticamente solo el componente de CC.

En las estaciones de retransmisión de radio con PRK-FM que funcionan en el rango de microondas, la parte transmisora ​​​​de la ruta de grupo y la ruta de radio se construye, por regla general, de acuerdo con el principio que se muestra en la Fig. 3.6. Aquí fPER = f1 ± fIF, y f1 = fGET ± fSDV, donde fSDV es la frecuencia de cambio entre las frecuencias del transmisor fPER y el receptor fPR de este medio conjunto de la estación. La frecuencia de cambio suele ser constante y la frecuencia del oscilador local fGET, generada en el sintetizador de frecuencia (MF), cuando se reconstruye la estación.

cambia su propósito, como resultado de lo cual f1 cambia y, por lo tanto, fPER. La frecuencia intermedia en ausencia de modulación es siempre constante. Durante la modulación por una señal de grupo, el valor de fIF cambia proporcionalmente al voltaje y de acuerdo con el signo del voltaje de la señal de grupo.

En una estación de retransmisión intermedia, cuando se retransmite por HF (tránsito de HF), la ruta del grupo se desactiva y se recibe una señal de frecuencia intermedia en la entrada del mezclador desde un receptor en una dirección de comunicación diferente. La señal del canal de comunicación de servicio (CAC) se introduce en el modulador de frecuencia o fase contenido en el generador de desplazamiento (GSDV).

La estructura de la ruta de recepción se explica básicamente en la figura 3.7. Un receptor de tipo superheterodino está construido como receptor de señal de FM. En RRS de canal pequeño que opera en el rango de onda del medidor, generalmente se usa conversión de frecuencia doble. En los sistemas de rango medio, se utiliza la conversión de frecuencia única. En este caso, cuando se transmite por HF una señal de frecuencia intermedia modulada en frecuencia multicanal en modo de tránsito (HFTr) sin demodulación a un transmisor en una dirección de comunicación diferente. Dado que el oscilador local en este modo se utiliza simultáneamente tanto para el funcionamiento del transmisor como para el funcionamiento del receptor (diferentes direcciones de comunicación). La magnitud de la inestabilidad de la frecuencia del oscilador local se excluye de la señal retransmitida, y donde, respectivamente, está la frecuencia de transmisión y la frecuencia de recepción de direcciones de comunicación opuestas en un RRS intermedio dado.

Cuando se opera en el modo final (Ok), la señal de frecuencia intermedia, después de la limitación de amplitud en el limitador (Limit), es demodulada por un detector de frecuencia. A continuación, la señal del grupo es amplificada por un amplificador de grupo y, después de un circuito ecualizador (EC), ingresa al equipo de compactación.

Ventajas del método CHK-FM:

– la capacidad de interactuar con líneas alámbricas de telecomunicaciones multicanal a través de una ruta de grupo y a lo largo de rutas de canales de banda ancha estándar (BC), lo que permite obtener fácilmente líneas de comunicación compuestas por cable de retransmisión de radio y garantizar el funcionamiento conjunto de dicha comunicación significa con un número mínimo de tránsitos sobre el PM;

– la posibilidad de utilizar el método de compactación externa, que permite, si es necesario, colocar el SRR a una distancia considerable del centro de comunicaciones (hasta 14-16 km);

– no es necesario utilizar un sistema de sincronización;

– la universalidad de los grupos de banda ancha y de los trayectos radioeléctricos, en principio adecuados para transmitir no sólo señales multicanal que combinan varias señales de canales estándar de ondas decamétricas, sino también para transmitir flujos de alta velocidad de información binaria, señales de televisión, etc.

Desventajas del método CFM-FM:

– el volumen del equipo de compactación con un número de canales igual a decenas o más; en relación con los RRL móviles militares, esto conduce a la necesidad de asignar unidades de transporte adicionales para dar cabida a la UA;

– la imposibilidad de aislar cualquier número de canales PM sin demodular todos o parte de los canales a PM, la necesidad de asignar canales solo en grupos (tres, seis, etc. La Figura 3.8.d muestra el principio de transmisión pulsada de una señal continua .);

– la necesidad de mantener sellos de hardware individuales con sus propios equipos;

– el costo relativamente alto de AC y RRS en general.

Con la división de canales en el tiempo (TDDC), se muestrean las señales de cada canal y sus valores instantáneos se transmiten secuencialmente en el tiempo. Así, cada mensaje se transmite en impulsos cortos, discretos. A través de una línea de comunicación, en un cierto período de tiempo, el período de repetición, que está asignado para la transmisión, se puede transmitir el número correspondiente de dichos mensajes.

Diagrama de bloques del sistema de transmisión de información desde el sistema de radiocontrol. En la figura. La Figura 4.3 muestra un diagrama de bloques simplificado de un sistema con una válvula de control rotativa. El mensaje, por ejemplo, durante una comunicación telefónica en forma de señales sonoras llega a la entrada P, donde las vibraciones sonoras se convierten en vibraciones eléctricas. Los distribuidores de los lados transmisor P1 y receptor P2 deben funcionar sincrónicamente y en fase. La conmutación de distribuidores se realiza a partir de impulsos procedentes del GTI. Al final de cada ciclo, se envía un pulso de fase a la línea de comunicación para garantizar que ambos distribuidores funcionen en fase. La sincronización de su funcionamiento está garantizada por la estabilidad de la frecuencia GTI de los lados transmisor y receptor.

El distribuidor conecta circuitos en serie para transmitir mensajes a través del canal apropiado. Dado que se asigna poco tiempo para la transmisión de mensajes, a lo largo de la línea de comunicación seguirán pulsos cortos, cuya duración está determinada por el tiempo de conexión del distribuidor de este circuito. En el lado receptor, debido al funcionamiento sincrónico y en fase de los distribuidores, llegan impulsos cortos a PY x, donde las señales eléctricas se convierten nuevamente en señales sonoras.

Con TRC, entre las señales de cada canal transmitidas secuencialmente en el tiempo a lo largo de la línea de comunicación, se introduce un intervalo de tiempo de protección (Fig. 4.4), que es necesario para eliminar la influencia mutua (superposición) de los canales. Esto último surge debido a la presencia de distorsiones de fase-frecuencia en la línea de comunicación, lo que provoca tiempos de propagación desiguales de señales de diferentes frecuencias.

El número de canales durante VRK depende de la duración de los pulsos del canal. y la frecuencia de su repetición, que, cuando se transmiten mensajes continuos, está determinada por el teorema de Kotelnikov sobre la conversión de señales continuas en discretas.

Por tanto, el número total de canales con VRK

(4.1)

donde T p es el período de repetición;
- duración del impulso de sincronización; - duración del intervalo de protección; - duración del pulso del canal.

Banda de frecuencia requerida para la organización. norte canales durante VRK, está determinado por la duración mínima del pulso del canal
, que depende del número de canales de comunicación organizados y de la naturaleza del mensaje, se determina a partir de la expresión

(4.2)

donde K p es un coeficiente que depende de la forma del pulso (para un pulso rectangular K p ~0,7).

Determinemos la banda de frecuencia necesaria, por ejemplo, para organizar 12 canales telefónicos con un sistema de control remoto. La duración del pulso al organizar 12 canales telefónicos a través de una línea de comunicación se determinará a partir de las siguientes consideraciones. Periodo de repetición T p =1/f p, donde f p es la frecuencia de repetición, la cual está determinada por la expresión f p = 2f max = 2 3400 = 6800 Hz. Aquí f max = 3400 Hz es la frecuencia máxima al transmitir mensajes telefónicos. Para la transmisión, tome f p = 8000 Hz. Entonces fp =1/8000=125 μs.

De la expresión (4.1)

Sustituyendo los valores T p = 125 μs y n = 12 en la última expresión, obtenemos
1 µs. Conocer la duración del pulso del canal.
y tomando K p = 0,7 de la expresión (4.2), encontramos

Así, la banda de frecuencia para organizar 12 canales telefónicos con VRK excede significativamente la banda de frecuencia requerida para organizar el mismo número de canales con PRK, que es igual a 48 kHz (12(3400 + 600) = 48000 Hz, donde 600 Hz es el banda de frecuencia asignada para filtrar canales adyacentes).

En consecuencia, el uso de un sistema de transmisión de radio digital para la transmisión de mensajes analógicos (por ejemplo, teléfono, fax, televisión) tiene una serie de limitaciones. Al mismo tiempo, la transmisión de mensajes discretos (telégrafo, telemecánica, transmisión de datos) con control remoto ofrece importantes ventajas. Esto se explica por el hecho de que las señales discretas para este tipo de mensajes tienen una duración significativa y el espectro de frecuencia de dichas señales se encuentra en la parte inferior del rango de frecuencia, por lo que la duración y el período de repetición de los pulsos del canal pueden ser relativamente grande, lo que reduce significativamente la banda de frecuencia requerida.

Con TRC, se pueden utilizar varios tipos de modulación de canal para coordinar un mensaje con un canal de comunicación.

Las desventajas del sistema de control por radiofrecuencia incluyen la banda de frecuencia relativamente amplia requerida para la transmisión de mensajes; la complejidad de los equipos de conmutación (distribuidores) al organizar un número significativo de canales de comunicación y la necesidad de corregir las características de frecuencia de fase de la línea de comunicación para eliminar la influencia mutua de los canales de comunicación.

La división temporal de canales se basa en el teorema de V.A. Kotelnikov que una señal continua, cuyo espectro está limitado por la frecuencia máxima fc max está completamente determinado por sus muestras discretas tomadas en intervalos de tiempo

En este caso, en los intervalos entre muestras de un canal, se pueden transmitir muestras de señales de otros canales. Por lo tanto, las señales de diferentes fuentes se conectan a la línea común una por una, sin superponerse entre sí (Figura 3.4). Tales señales satisfacen las condiciones de independencia lineal y ortogonalidad.

t D - tiempo de muestreo, t k - tiempo del canal, SI - pulso de sincronización

Figura 3.4 - Ilustración del principio de división temporal de canales

La Figura 3.5 muestra un diagrama de bloques de un sistema de medición multicanal con división temporal de canales y una línea de comunicación en forma de enlace de radio. En lugar de un enlace de radio, en algunos casos se puede utilizar una línea de comunicación por cable.

Para formar canales de medición separados, el funcionamiento de los dispositivos de control (CU) con elementos clave (KE) en el lado de transmisión y recepción debe ser sincrónico y en fase. Por lo tanto, uno de los canales está asignado para transmitir un pulso de reloj, que difiere significativamente en uno de los parámetros de los pulsos de información (muestras de señal) (el SI en la Figura 3.4 tiene una amplitud mayor que el valor de muestra máximo de la señal de medición) . El SI se asigna en el lado receptor mediante un selector de impulsos de sincronización (SS) y establece el contador de canales en el lado receptor al estado inicial a partir del cual comienza el recuento de canales, es decir, garantiza el control en fase de la unidad de control.

El selector de pulso de canal (CPS) genera un pulso de canal síncrono a partir de la señal de grupo recibida, que llega a la entrada de conteo de la unidad de control y cambia el contador de canal a la velocidad de recepción de muestras de los canales vecinos.

Como puede verse en el diagrama, la conversión principal de señales de medición en un sistema de control es siempre la conversión de señales continuas en discretas, es decir, muestreo. En consecuencia, en la primera etapa de modulación, por regla general, se lleva a cabo AIM-1.

D - sensor, KU - dispositivo clave, УУ - dispositivo de control,

M - modulador, G - generador, PR - receptor, DM - demodulador,

UV - dispositivo de recuperación, RU - dispositivo de grabación,

СС - selector de pulso de sincronización,

SKI - selector de impulsos de canal

Figura 3.5 - Diagrama de bloques de un sistema de medición con división temporal de canales

La señal de grupo de la salida del interruptor de canal puede estar sujeta a una conversión secundaria. Si el ancho del pulso del canal φ K cambia en proporción a la señal moduladora (señal del sensor), entonces obtenemos modulación por ancho de pulso (PWM).

Si, de acuerdo con la ley de cambios en la señal del sensor, la posición del flanco anterior del pulso cambia con respecto al punto de referencia (generalmente el comienzo del intervalo del canal), entonces obtenemos la modulación de pulso en el tiempo (TPM).

La señal de la salida del interruptor de canal también se puede convertir en una señal digital, es decir, en código. En telemetría, este tipo de conversión se denomina modulación de código de pulso (PCM).

En la segunda etapa de modulación, una secuencia de pulsos que forman señales con PWM, PWM o VIM pueden modular la portadora en amplitud (AM), frecuencia (FM) o fase (PM).

Tema 4. Ventajas y desventajas de los sistemas de medición multicanal con división de canales en frecuencia y tiempo.

Sistemas de medición por división de frecuencia

Ventajas

• 1) Transmisión simultánea (paralela) de señales de cada sensor, independientemente uno del otro. Gracias a esto, prácticamente no hay retraso en la recepción de las señales de medición en el lado receptor (si no se tiene en cuenta el tiempo de propagación de la señal en la línea de comunicación, que aumenta a medida que aumenta el rango de transmisión).
• 2) "Vitalidad" del sistema, que nuevamente está garantizada por la transmisión independiente de señales a lo largo de cada canal de medición.

Defectos

1) Número limitado de canales de medición.

La no linealidad de las características de la ruta general de transmisión de señales en el FSC se debe a la limitación del número máximo de canales que se pueden implementar.

Dejemos que la no linealidad de las características de la trayectoria general del FSRK se describa mediante la ecuación no lineal:

Ud. SALIDA- señal de la salida de la ruta del grupo, Ud.- señal a la salida del sumador. (Un elemento no lineal, en particular, puede ser un modulador de portadora).

Señal Ud.(t) se forma sumando las señales de todas las subportadoras en el sumador:

Sean las amplitudes E k =1 para todas las subportadoras.

Sustituyendo (4.2) en (4.1) obtenemos los siguientes componentes en la señal de salida:

Haremos un reemplazo.

Por lo tanto, la señal en la salida de la ruta de grupo y, en consecuencia, en las entradas de todos los filtros de paso de banda de separación en el lado receptor, contiene no solo los componentes de la señal de entrada, sino también un gran conjunto de frecuencias combinadas del tipo. Cuanto mayor sea el número de canales norte, más frecuencias combinadas aparecen en el espectro de la señal.

Con una pequeña cantidad de canales ( norte 6) también puedes seleccionar frecuencias subportadoras F 1 , F 2 ,…, F N para que las frecuencias combinadas no caigan en las bandas de paso de los filtros de cruce. A medida que aumenta el número de canales, esto ya no es posible.

Si nos limitamos a tres términos en la expresión (4.1), entonces el número de frecuencias combinadas de la forma 1 ± 2 ± 3 es igual a 480 con el número de canales norte=10 y 1820 en norte=15. Estas frecuencias combinadas caen en la banda de paso de los filtros de paso de banda del canal y crean una interferencia llamada diafonía. Con una gran cantidad de canales, la diafonía en la naturaleza se acerca al ruido de fluctuación. Por lo tanto, es necesario abordar estas interferencias de la misma manera que cuando se trata del ruido. Una de las formas es utilizar tipos de modulación de banda ancha, es decir, en las subportadoras es necesario utilizar FM en lugar de AM. El uso de FM permite reducir los requisitos de linealidad de las características de la ruta general, por lo que las subportadoras de FM son las más utilizadas en el FMC;

Principios de la transmisión multicanal Los métodos de separación de canales (CS) utilizados se pueden clasificar en lineales y no lineales (combinados). En la mayoría de los casos de separación de canales, a cada fuente de mensaje se le asigna una señal especial, llamada señal de canal. Las señales del canal moduladas por mensajes se combinan para formar una señal de grupo (GC). Si la operación de combinación es lineal, entonces la señal resultante se denomina señal de grupo lineal. Se considera que el canal estándar es un canal de frecuencia de voz (canal TC), que proporciona la transmisión de mensajes con una banda de frecuencia efectivamente transmitida de 300 ... 3400 Hz, correspondiente al espectro principal de la señal telefónica.

Los sistemas multicanal se forman combinando canales PM en grupos, normalmente múltiplos de 12 canales. A su vez, a menudo se utiliza la "multiplexación secundaria" de canales PM con canales de transmisión de datos telegráficos. Diagrama de bloques generalizado de un sistema de comunicación multicanal.

Los transmisores de canal junto con un dispositivo sumador forman el equipo combinador. El transmisor de grupo M, la línea de comunicación LAN y el receptor de grupo P constituyen un canal de comunicación de grupo (ruta de transmisión) que, junto con el equipo combinado y los receptores individuales, constituye un sistema de comunicación multicanal. En otras palabras, en el lado receptor deben estar previstos equipos de separación.

Para que los dispositivos de separación puedan distinguir entre señales de canales individuales, debe haber ciertas características exclusivas de esa señal. Tales características pueden ser en el caso general parámetros de la portadora, por ejemplo amplitud, frecuencia o fase en el caso de una modulación continua de una portadora armónica. En tipos de modulación discretos, la forma de las señales también puede servir como característica distintiva. En consecuencia, los métodos de separación de señales también difieren: frecuencia, tiempo, fase y otros.

Así, a la salida de la red de cuatro puertos, junto con las frecuencias de las señales de entrada (ω, Ω), aparecieron: una componente constante, segundos armónicos de las señales de entrada, componentes del total (ω + Ω) y diferencia de frecuencias (ω – Ω). (2ω, 2Ω); La información también tendrá lugar en señales con frecuencias (ωн + Ω) y (ωн – Ω), que se reflejan con respecto a ω y se denominan frecuencias laterales superior (ω + Ω) e inferior (ω – Ω). Si se aplican al modulador una señal de frecuencia portadora U 1(t) = Um∙Cosωнt y una señal de frecuencia de tono en la banda Ωн ... Ωв (donde Ωн = 0,3 k. Hz, Ωв = 3,4 k. Hz) , entonces el espectro de la señal La salida del cuadripolo se verá así:

Espectro de señal a la salida de una red de cuatro puertos. Los productos de conversión (modulación) útiles son las bandas laterales superior e inferior. Para restablecer la señal de recepción, basta con aplicar la frecuencia portadora (ωн) y una de las frecuencias laterales a la entrada del demodulador.

En MSP-FRK, solo se transmite una señal de banda lateral a través del canal y la frecuencia portadora se toma del oscilador local. A la salida de cada modulador de canal se activa un filtro de paso de banda con una banda de paso ∆ω = Ωв – Ωн = 3,1 kHz. Para reducir la influencia de los canales vecinos (diafonía) causada por la respuesta de frecuencia no ideal de los filtros, se introducen intervalos de guarda entre los espectros de los mensajes de señal. Para los canales PM son iguales a 0,9 kHz. Espectro de una señal de grupo con intervalos de guarda.

Principios de construcción de equipos FDM En sistemas FDM con un número de canales de 12 o más, se implementa el principio de conversión de frecuencia múltiple. Primero, cada uno de los canales PM está "vinculado" a uno u otro grupo de 12 canales, llamado primario. grupo (PG). El equipo terminal (incluidos AOC y ARC) está construido de tal manera que en cada etapa de la conversión de frecuencia se forman grupos cada vez más grandes de canales PM. Además, en cualquier grupo el número de canales es múltiplo de 12.

Cada canal contiene los siguientes dispositivos individuales: en transmisión, un limitador de amplitud OA, un modulador M y un filtro de paso de banda PF; en la recepción, un filtro de paso de banda PF, un demodulador DM, un filtro de paso bajo y un amplificador de baja frecuencia ULF. Para convertir la señal fuente, se suministran frecuencias portadoras divisibles por 4 kHz a los moduladores y demoduladores de cada canal. Al organizar las comunicaciones telefónicas, puede utilizar un sistema de transmisión bidireccional de dos hilos o unidireccional de cuatro hilos. El diagrama que se muestra en la figura se refiere a la segunda opción.

Si el canal se utiliza para comunicación telefónica, entonces la sección de dos hilos del circuito del suscriptor se conecta al canal de cuatro hilos a través de un sistema diferencial (DS). En el caso de transmisión de otras señales (telégrafo, datos, radiodifusión de audio, etc.), que requieren uno o más canales unidireccionales, el DS se apaga. Los limitadores de amplitud evitan la sobrecarga de los amplificadores de grupo (y, por lo tanto, reducen la probabilidad de interferencias no lineales) cuando aparecen valores de voltaje máximo de varias señales de voz.

Bandas de frecuencia idénticas de cinco PG están espaciadas en frecuencia en la banda 312 ... 552 kHz y forman un grupo (SG) de 60 canales (secundario). Utilizando filtros de paso de banda PF 1 – PF 5, conectados a las salidas de convertidores de grupo, se generan señales del tipo OBP con una banda de frecuencia de 48 kHz cada una. Como resultado de la suma de estas cinco señales, que no se superponen en el espectro, se forma un espectro SH con una banda de frecuencia de 240 kHz.

Para reducir las influencias transitorias entre señales VG transmitidas a lo largo de caminos adyacentes, se pueden utilizar espectros tanto directos como inversos de PG 2 - PG 5 en el espectro VG. En el primer caso, las frecuencias portadoras 468, 516, 564, 612 se suministran a PG 2. - PG 5 k Hz y los filtros de paso de banda correspondientes resaltan las bandas laterales inferiores (como se muestra en la figura anterior). En el segundo caso, se suministran frecuencias portadoras de 300, 348, 396, 444 kHz al GP 2 - GP 5, y las bandas laterales superiores se seleccionan mediante filtros de paso de banda PF 2 - PF 5. La frecuencia portadora de PG 1 es la misma en ambos casos (420 kHz) y el espectro de PG 1 no está invertido.

Principales características de los mensajes grupales Estos parámetros están determinados por las correspondientes características de frecuencia, información y energía. Según las recomendaciones del CCITT, la potencia media de los mensajes en el canal activo en el punto con nivel relativo cero se establece en 88 micrones. W0 (– 10,6 re. Bm 0). Sin embargo, al calcular Pav, el CCITT recomienda tomar el valor P 1 = 31,6 μm. W0 (– 15 d. Bm 0) Si N ≥ 240, entonces la potencia promedio del mensaje grupal en el punto de nivel relativo cero Pav = 31, 6 N, μ. W, y el nivel de potencia promedio correspondiente pav = – 15 + 10 lg N, d.

Si norte

División de canales en el tiempo (TSD), métodos de transmisión analógica Con TDS en el lado transmisor, las señales continuas de los suscriptores se transmiten una por una. El principio de división temporal de canales.

Para ello, estas señales se convierten en una serie de valores discretos, que se repiten periódicamente en determinados intervalos de tiempo Td, que se denominan período de muestreo. Según el teorema de V. A. Kotelnikov, el período de muestreo de una señal continua de espectro limitado con una frecuencia superior Fв >> Fн debe ser igual a Tд = 1/Fд, Fд ≥ 2 Fв El intervalo de tiempo entre los pulsos más cercanos de la La señal del grupo Tk se denomina intervalo de canal o intervalo de tiempo (Time Slot).

Del principio de combinación temporal de señales se deduce que la transmisión en tales sistemas se realiza en ciclos, es decir, periódicamente en forma de grupos de Ngr = N + n pulsos, donde N es el número de señales de información, n es el número de señales de servicio (pulsos de sincronización - IC, comunicación de servicio, control y llamadas). Entonces el valor del intervalo de canal ∆tк = Td/Ngr Así, con TRC, los mensajes de N suscriptores y dispositivos adicionales se transmiten a través de un canal de comunicación común en forma de una secuencia de pulsos, cuya duración de cada uno de los cuales es τ y

Señal de grupo para TRC con PPM Cuando los canales están separados temporalmente, son posibles los siguientes tipos de modulación de pulso: PAM – modulación de amplitud de pulso; PWM – modulación de ancho de pulso; PPM – modulación de fase de pulso.

Cada uno de los métodos de modulación de pulso enumerados tiene sus propias ventajas y desventajas. AIM es fácil de implementar, pero tiene poca inmunidad al ruido. Se utiliza como un tipo intermedio de modulación para convertir una señal analógica en digital. Con PWM, el espectro de la señal cambia según la duración del pulso. El nivel mínimo de señal corresponde a la duración mínima del pulso y, en consecuencia, al espectro máximo de señal. Con un ancho de banda de canal limitado, estos pulsos se distorsionan mucho.

En equipos con TRC y métodos de modulación analógica, FIM ha recibido el mayor uso, ya que al usarlo, es posible reducir el efecto de interferencia del ruido aditivo y la interferencia limitando bilateralmente la amplitud de los pulsos, así como igualando de manera óptima la duración constante. de los pulsos con el ancho de banda del canal. Por tanto, en los sistemas de transmisión con VRC se utiliza principalmente FIM. Un rasgo característico de los espectros de señales durante la modulación de pulsos es la presencia de componentes con frecuencias Ωн...Ωв del mensaje transmitido uk (t). Esta característica del espectro indica la posibilidad de demodular AIM y PWM con un filtro de paso bajo (). LPF) con una frecuencia de corte igual a Ωв.

La demodulación no irá acompañada de distorsión si los componentes de la banda lateral baja (ωд – Ωв) ... (ωд – Ωн) no caen en la banda de paso del filtro de paso bajo, y esta condición se cumplirá si elige Fд > 2 Fv. Generalmente toman ωd = (2,3 ... 2,4) Ωv y cuando se muestrea un mensaje telefónico con una banda de frecuencia de 0,3 ... 3,4 k Hz, la frecuencia de muestreo Fd = ωd/2π es. elegido igual a 8 k Hz, k Hz un período de muestreo Td = 1/Fd = 125 μs Con PIM, los componentes del espectro del mensaje modulante (Ωn...Ωv) dependen de su frecuencia y tienen una pequeña amplitud. Por lo tanto, la demodulación PIM se lleva a cabo únicamente mediante la conversión a AIM o PWM con posterior filtrado en un filtro de paso bajo.

Para garantizar el funcionamiento de los moduladores de canal y dispositivos adicionales, las secuencias de pulsos con una frecuencia de muestreo Fd se desplazan con respecto al primer canal en i·∆tк, donde i es el número de canal. Así, los momentos en que el CM comienza a funcionar se determinan mediante la activación de pulsos del RC, que determina los momentos en que el abonado correspondiente o dispositivo adicional se conecta al canal de banda ancha común. La señal de grupo resultante ugr(t) se alimenta a la entrada del regenerador (P), lo que proporciona a las señales discretas de diferentes canales las mismas características, por ejemplo, la misma forma de pulso.

Todos los dispositivos diseñados para generar la señal ugr(t): KM 1 ... KMN, RK, GIS, DUV, DSS, R - están incluidos en el equipo combinador de señales (AO). Para garantizar una correcta separación de canales, el RK′ AR debe funcionar de forma síncrona y en fase con el RK AO, lo que se realiza mediante impulsos de sincronización (PS) asignados por los correspondientes selectores (SIS) y la unidad de sincronización (BS). Los mensajes de las salidas de CD llegan a los correspondientes abonados a través de sistemas diferenciales.

La inmunidad al ruido de los sistemas de transmisión con TRC está determinada en gran medida por la precisión y confiabilidad del funcionamiento del sistema de sincronización y los distribuidores de canales instalados en los equipos para combinar y separar canales. Para garantizar la precisión del funcionamiento del sistema de sincronización, los pulsos de sincronización. (IP) deben tener parámetros que permitan aislarlos de la forma más sencilla y fiable de la secuencia de impulsos de la señal del grupo u*gr(t). Lo más apropiado para PIM resultó ser el uso de IC duales, para cuya transmisión se asigna uno de los intervalos de canal ∆tk en cada período de muestreo Td.

Determinemos la cantidad de canales que se pueden obtener en un sistema con PIM. Тд = (2∆tmax + tз)Ngr, donde tз – intervalo de protección; ∆tmax – desplazamiento (desviación) máximo de pulsos. Al mismo tiempo, suponemos que la duración del pulso es corta en comparación con tз y tmax. , Desviación máxima de pulso para un número dado de canales Aceptamos, por lo tanto

Considerando que durante la transmisión telefónica Td = 125 μs, obtenemos: para Ngr = 6 ∆tmax = 8 μs, para Ngr = 12 ∆tmax = 3 μs, para Ngr = 24 ∆tmax = 1,5 μs. Cuanto mayor sea el ∆tmax, mayor será la inmunidad al ruido de un sistema con PIM. Al transmitir señales desde PPM a través de canales de radio, se puede utilizar modulación de amplitud (AM) o frecuencia (FM) en la segunda etapa (en el transmisor de radio). En sistemas con PPM - AM, generalmente están limitados a 24 canales, y en un sistema PPM - FM más resistente al ruido - 48 canales.