Системы и сети связи
  Гаджеты Психология отношений Здоровье Библиотека  
Многоканальные телекоммуникационные системы
Введение в цифровой способ передачи сигналов
Преобразование сигналов в СЦТС
Мультиплексоры СЦТС
Технология WiMAX
Общие сведения о WiMAX
Передача сигналов в WiMAX
Многоантенные технологии в WiMAX-системах связи
Средства обеспечения безопасности
Описание стандарта IEEE 802.16-2004
Физический уровень
Сведения о стандарте IEEE 802.16e
Оборудование WiMAX
Технология LTE
Введение в LTE
Понятие радиоинтерфейса
Средства связи с подвижными объектами
Основы построения ССсПО
Кодирование речи в ССсПО
Цифровая модуляция
Модели распространения радиоволн
Модели физического уровня беспроводных сетей
Канальный уровень беспроводных сетей
Основные характерис- тики систем связи с ПО
GSM-900 и DSC-1800
CDMA
Хэндовер
Цифровые системы второго поколения
Транкинговые системы
Беспроводные системы
Цифровые радио- релейные линии связи
Основные положения
Системы спутниковой связи с ПО
Принципы построения
Зоны обслуживания
 

Технология беспроводного доступа WiMAX

Теоретические основы передачи сигналов в системах WiMAX:


1. Передача сигналов в пределах прямой видимости
   1.1. Потери в свободном пространстве
   1.2. Влияние окружающего пространства
   1.3. Влияние эффекта Доплера
   1.4. Влияние шумов
2. Передача сигнала в условиях многолучевого распространения
3. Метод снижения влияния интерференционных помех
4. Технологии расширения спектра и методы модуляции
   4.1. Определение понятия "ширина спектра"
   4.2. Метод прямого расширения спектра
   4.3. Ортогональное частотное разделение со многими поднесущими (OFDM)
   4.4. Фазовая модуляция BPSK и QPSK
   4.5. Квадратурная амплитудная модуляция QAM
5. Использование лицензированных и нелицензированных частотных полос
Определение понятия "ширина спектра"


        Ширина спектра полезного сигнала должна быть много меньше частоты несущих колебаний. Такие радиоканалы принято называть узкополосными. На время сеанса связи узкополосный канал выделяется одному абоненту. Однако опыт использования широкополосных сигналов, применяемых в последние годы, показал, что можно построить эффективные системы с расширенной полосой частот в радиоканале. Занимаемая каналом ширина полосы частот может быть более 1 МГц. При этом вся ширина канала может быть предоставлена сразу многим пользователям.
        Важнейшим параметром радиоканала является занимаемая им полоса радиочастот . Полоса радиочастот, требующаяся для одного радиоканала, определяется формой спектра радиосигнала, который должен быть передан по данному каналу. Форма спектра радиосигнала (а точнее, спектральная плотность мощности модулирующего сигнала или радиосигнала) зависит как от свойств модулирующего сигнала, так и от вида используемой модуляции.
        Теоретически спектр (и спектральная плотность) имеет по оси частот неограниченное значение, т. е. ширина спектра равна бесконечности. При этом с ростом частоты уровни спектральных составляющих неограниченно уменьшаются, стремясь к нулевому уровню. На практике определяют ширину спектра, как некоторую область частот , в пределах которой ведут учет спектральных составляющих. Само же понятие ширины спектра определить единственным способом невозможно. Исходя из общих свойств модулирующих цифровых сигналов, их можно считать квазислучайными последовательностями. Рассматривают модулирующий сигнал общего вида на достаточно больших промежутках времени. Для этого сигнала в качестве его математической модели можно использовать случайный процесс U(t) с вещественными значениями, реализации которого доступны наблюдению, регистрации и обработке на всей оси времени . Обычно считют, что этот процесс является стационарным, и его математическое ожидание M{U(t)} постоянно и равно нулю для всех модулирующих сигналов. В этом случае ковариационная функция процесса U(t) определяется равенством:

        где функция — совместная плотность вероятности значений процесса U(t) в два момента времени: t и .
        Если процесс является эргодическим, то можно применить иное определение ковариационной функции:

        которое часто используется для практического вычисления ковариационной функции процесса U(t) по одной-единственной (k-той) реализации этого процесса, полученной на достаточно большом интервале времени.
        Спектральная плотность мощности случайного процесса U(t) теперь может быть найдена как прямое преобразование Фурье ковариационной функции:

        За ширину спектральной плотности мощности можно принять полосу частот, в которой сосредоточено 95% мощности модулирующего сигнала.
        Одно из определений ширины спектра можно сформулировать следующим образом: в качестве ширины основной полосы спектра (1) принимается интервал частот, на котором сосредоточено 95% мощности модулирующего сигнала:

        или, что эквивалентно:

        Следует обратить внимание еще на одно важное понятие — мощность внеполосного излучения, которую обычно определяют выражением:

        На практике чаще всего применяют спектрально эффективные фазовые способы модуляции BPSK, QPSK, GMSK, частотные виды модуляции FSK, GFSK и другие их разновидности или комбинации.
        Широкополосные системы связи обладают рядом преимуществ и недостатков по сравнению с узкополосными системами. К преимуществам можно отнести:
         - использование отведенного спектра частот сразу многими пользователями;
         - малая чувствительность как к узкополосным, так и широкополосным помехам (естественным или искусственным);
         - малая чувствительность к интерференционным помехам в условиях многолучевого распространения;
         - меньшая чувствительность к селективным замираниям;
         - возможности шифрования сигнала с целью обеспечения безопасности информации;
         - более эффективное использование отведенного спектра, так как появляется возможность передавать более 1 бита на 1 Гц частоты;
         - возможность получения высоких скоростей передачи.
        К недостаткам можно отнести необходимость выделения дефицитного частотного ресурса сразу в широкой области частот, сравнительно высокую стоимость и сложность оборудования.
        Выбор систем передачи (узкополосные или широкополосные) определяется технологией использования модулированных сигналов. Например, в системе сотовой связи стандарта GSM используются узкополосные частотные каналы шириной 200 кГц с разновидностью фазовой модуляции GMSK, называемой гауссовской частотной манипуляцией с минимальным сдвигом (ГММС), а в системе сотовой связи CDMA используется широкополосный сигнал (1,225 МГц), получаемый методом прямого расширения спектра и использованием QPSK.
        При разработке WiMAX как системы, обеспечивающей высокоскоростные каналы передачи, был выбран путь использования широкополосных сигналов. Такие сигналы обладают наибольшим преимуществом в условиях многолучевого распространения и многопользовательского применения. Стандартами IEEE 802.16 и IEEE 802.16a предусматривается использование расширенного спектра на одной несущей частоте SC (Single Carrier). При этом пользовательские станции имеют фиксированное положение антенн (мобильности нет). Для обеспечения мобильности в условиях многолучевого распространения подходит другая технология, основанная на ортогональном уплотнении с частотным разделением OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), иногда называемая еще модуляцией с множественными несущими.
        

Перейти к теме "Метод прямого расширения спектра"

 
 
Motoking
ICQ: 489-725-489
E-mail: iMoto88@mail.ru