Обзор методов множественного доступа в беспроводной связи. Часть 1. Как разделить спектр: Частотно-временное разделение / Хабр

Ofdm на основе вейвлетов

Ещё одна модификация технологии OFDM – это OFDM на основе вейвлетов (wavelet-OFDM, WOFDM), или многочастотная модуляция на основе вейвлетов (wavelet based multi-carrier modulation, WMCM).

Она основана на вейвлет-преобразовании. Преимущество WOFDM заключается в возможности адаптации этого метода к различным техническим потребностям вследствие многообразия вейвлетных базисов (в противоположность Фурье-базису, содержащему только синусы и косинусы).

Система связи, основанная на вейвлет-преобразовании, отличается от системы связи, основанной на преобразова­нии Фурье, тем, что модулятор и демодулятор используют не обратное и прямое дискретное преобразование Фурье, а обратное и прямое дискретное вейвлет-преобра­зование.

Кроме того, дискретное вейвлет-преобразование не требует наличия цикли­ческого префикса и, благодаря уменьшенным боковым лепесткам, в WOFDM уменьшается вероятность битовой ошибки. Эти преимущества оказались возможными из-за того, что вейвлет-преобразование способно одновременно производить локализацию сигналов в частотной и временной областях.

Вейвлет-преобразование обладает возможностью использовать вместо частотного представле­ния временные коэффициенты масштаба и сдвига. Потенциально это позволяет вместо локализации информации на отдельных поднесущих распределять её по спектральной области с определёнными весовыми коэффициентами.

Применение вейвлет-преобразования позволяет увеличить устойчивость системы связи к селективным по частоте замираниям в канале связи по сравнению с системами OFDM, которые используют преобразование Фурье.

 Спектрально-эффективное мультиплексирование с частотным разделением (SEFDM)

Можно ли так разделить спектр между абонентами, чтобы достичь большей спектральной эффективности, чем в OFDM? Оказывается, можно. Рассмотрим два способа повышения спектральной эффективности при частотном разделении пользователей.

Первый подход – это метод быстрого мультиплексирования с ортогональным частотным разделением (fast orthogonal frequency division multiplexing, fast-OFDM). В нём используется частотное разнесение поднесущих, в 2 раза меньшее, чем в случае OFDM.

В основе метода fast-OFDM лежит тот факт, что действительная часть коэффи­циента корреляции двух комплексных поднесущих равна нулю, если разнос по частоте между поднесущими кратен целому числу 1/(2T), где T – интервал накопления. Несмо­тря на двукратное уплотнение по частоте, сигналы по-прежнему остаются ортогональ­ными.

Однако более перспективен второй подход, в котором частоты сигналов размещаются более плотно, становясь неортогональными друг другу. Итак, мы впервые вступаем в область неортогональных методов множественного доступа! Разными авторами были предложено два метода, на самом деле идентичных друг другу: мультиплексирование с неортогональ­ным частотным разделением (non-orthogonal frequency division multiplexing, N-OFDM) и спектрально-эффективное мультиплексирование с частотным разделением (spectrally efficient frequency division multiplexing, SEFDM).

Суть этих методов заключается в произвольной расста­новке поднесущих относительно АЧХ частотных фильтров. При этом частотный разнос сигналов может быть меньше предельного разрешения (1/T), т.е. в один частотный фильтр может попасть несколько поднесущих.

SEFDM повышает спектральную эффективность системы по сравнению с OFDM путем уменьшения расстояния между поднесущими, поддерживая тем временем ту же скорость передачи на каждой поднесущей. Это проиллюстрировано на рис. 6, где сравниваются спектры OFDM и SEFDM, и полоса частот SEFDM сжимается, причем обе системы используют одно и то же число поднесущих и одну и ту же ширину поднесущей.

Рис. 6. Спектры 16 перекрывающихся поднесущих для OFDM и SEFDM: a) спектр OFDM, b) спектр SEFDM с коэффициентом частотного уплотнения α = 0,8
Рис. 6. Спектры 16 перекрывающихся поднесущих для OFDM и SEFDM: a) спектр OFDM, b) спектр SEFDM с коэффициентом частотного уплотнения α = 0,8

Важной характеристикой сигналов SEFDM является коэффициент частотного уплотнения α поднесущих частот, который равен произведению длительности SEFDM символа T на промежуток между соседними частотами Δf: α = T ·Δf.

По значению этого параметра можно судить о спектральной эффективности используемого метода. В случае OFDM α = 1, для SEFDM α < 1. Спектральная эффективность достигается благо­даря тому, что поднесущие являются неортогональными, следовательно, происходит перекрытие поднесущих, и разность между ними меньше чем 1/T.

Отметим ещё одно важное преимущество технологии SEFDM перед стандартным OFDM: применение SEFDM позволяет эффективно бороться с узкополосными помехами за счёт адаптивной перестройки частот поднесущих. За счёт смещения поднесущих, поражённых помехой, в область частот, свободную от мешающих воздействий, удаётся сохранить передачу на всех поднесущих без исключения.

1.2. Корреляция и ортогональные функции Уолша

Как было сказано выше, для объединения нескольких каналов при кодовом разделении каналов необходимо, чтобы псевдослучайные коды были разделимы с помощью корреляционного фильтра. Для этого они должны достаточно различаться. Степень подобия (похожести) функций в математике отображается с помощью корреляции.

  1. Взаимная корреляция (cross correlation) для двух периодических функций с периодом T определяется формулой:
    Она измеряет подобие двух сигналов, сдвинутых во времени.
  2. Ортогональная корреляция — это частный случай взаимной корреляции, когда эта функция равна нулю:
    Эти сигналы могут передаваться одновременно, поскольку они не создают взаимных помех.
  3. Автокорреляция периодического сигнала определяется следующей формулой:
    Она определяет подобие данной функции с ее же версией, сдвинутой во времени.

Для дискретных функций интегрирование можно заменить суммированием.

В системах многостанционного доступа с кодовым разделением каналов применяются ортогональные функции Уолша. Одним из необходимых (но не достаточных) свойств такого кода является его сбалансированность, т. е. одинаковое число нулей и единиц.

Ниже (табл. 3.2) показаны ортогональные функции Уолша длины 2^3=83, 22, 101, 120, 121].

Заметим, что при кодировании обычно символ 0 заменяется на 1, а 1 на –1.

На
рис.
3.3 приведены диаграммы, соответствующие этим последовательностям.

Ортогональные функции Уолша могут быть сгенерированы с использованием итерационного процесса построения матрицы Адамара [22] начиная с H_1=[0]

Коды Уолша—Адамара длины 2 и 4 будут получены соответственно:

Полученная матрица с точностью до порядка следования совпадает с ортогональными функциями, приведенными в табл. 3.2. Для того чтобы облегчить сравнение, справа от матрицы приведены номера функций по табл. 3.2 и диаграмме
рис.
3.3.

Рассмотрим пример вычисления ортогональности полученных функций. Разберем взаимную корреляцию (без сдвига) функций 8,8 (0101 0101)8,6 (0110 1001)

Согласно полученному результату эти две функции ортогональны.

Однако ортогональные функции Уолша имеют недостатки. Система должна быть синхронизирована. При сдвиге синхронизации функции корреляция увеличивается.

Для сдвинутых по времени и несинхронизированных сигналов взаимная корреляция может быть не равна нулю. Они могут интерферировать друг с другом. Вот почему кодирование с помощью функций Уолша может применяться только при синхронном CDMA.

Читайте про операторов:  Как на телефоне отключить входящие звонки, но оставить интернет? | AndroidLime - Huawei Devices

1.4. Ортогональное расширение с использованием функций Уолша

Рассмотрим систему трех каналов, которая использует три ортогональных расширяющих последовательности, применяющие ортогональные функции Уолша:

  • 1-й канал (–1, –1, –1, –1);
  • 2-й канал (-1, 1, -1, 1);
  • 3-й канал (–1, –1, 1, 1).

Предположим, что нам надо передать следующую информацию:

Комбинация расширяющей последовательности с информацией канала получается умножением всех разрядов последовательности на значение информационного бита. На
рис.
3.5 показано получение такой последовательности для каждого из каналов. Это является аналогом частотной модуляции каналов.

Теперь результаты расширения спектров каждого из каналов объединяются (суммируются), как это показано на
рис.
3.6 и в табл. 3.3.

Таблица
3.3.
Пример ортогонального кодирования для каналообразования
КаналыИсходнаяПоследовательности расширенного информация спектра
Канал 1110-1, -1, -1, -1-1,-1,-1,-1 1, 1, 1, 1
Канал 2010 1,–1, 1,-1-1, 1,-1, 1 1, -1, 1,-1
Канал 3001 1, 1,-1,-1 1, 1,-1,-1-1, -1, 1, 1
Суммарный сигнал 1,-1,-1, -3-1, 1,-3,-1 1,-1, 3, 1

На
рис.
3.7 и в табл. 3.4 показан пример восстановления первоначального сигнала с использованием ортогональных функций для канала 2.

Таблица
3.4.
Пример восстановления первоначального сигнала с использованием ортогональных функций.
Суммарный сигнал 1,-1,-1,-3-1, 1,-3,-1 1,-1, 3, 1
Последовательность канала 2-1, 1,-1, 1-1, 1,-1, 1-1, 1,-1, 1
Выход коррелятора-1,-1, 1,-3 1, 1, 3,-1-1,-1,-3, 1
Выход интегратора-4 4-4
Двоичный выход1

Для восстановления исходного сигнала каждый разряд суммарного сигнала умножается на соответствующий разряд расширяющей последовательности канала 2, после чего полученные результаты суммируются в пределах одного периода последовательности. Каждый интегральный сигнал дает максимальное значение, равное либо 4, либо –4. В зависимости от этого исходный символ будет соответственно 1 или –1.

Аналогично могут быть получены значения исходной последовательности в канале 1 и 3.

Если попытаться восстановить сигнал с использованием ортогональной последовательности, не входящей в суммарный сигнал, то получается ноль для каждого периода интеграции (табл. 3.5).

Таблица
3.5.
Пример восстановления первоначального сигнала с использованием ортогональных функций для последовательности (–1, 1, 1,–1) не входящей в суммарный сигнал.
Суммарный сигнал 1,–1,–1,–3–1, 1,–3,–1 1,–1, 3, 1
Последовательность канала 3–1, 1, 1,–1–1, 1, 1,–1–1, 1, 1,–1
Выход коррелятора–1,–1,–1, 3 1, 1,–3 1–1,–1, 3,–1
Выход интегратора
Двоичный выход

В заключение этого раздела приведем некоторые определения, которые применяются в системах CDMA.

Длительность тактового интервала одного бита расширяющего сигнала называются чипом. Интервал TbTc
рис.
3.6
). Чиповая скорость(chip rate) R_c=1/TcБаза сигнала (processing gain — PG), иногда называемая коэффициент расширения спектра (spreading factor — SF), определяется как отношение чиповой скорости ( R_cR=1/T_BPGPG

Каким бывает множественный доступ

Под множественным доступом мы будем понимать совместное использование радиоэфира несколькими пользователями. В качестве синонима в дальнейшем также будем использовать термин “методы мультиплексирования”.

Методы множественного доступа можно разделить на две категории: ортогональ­ный множественный доступ (orthogonal multiple access, OMA) и неортогональныймножественныйдоступ (non-orthogonal multiple access, NOMA).

Под ортогональным множественным доступом подразумевается распределение ресурса связи между абонентами с использованием ансамблей ортогональных сигна­лов. Математически два сигнала называются ортогональными, если интеграл от их произведения равен нулю, что означает отсутствие взаимных помех между сигналами.

В последнее время при проектировании стандартов связи предложены различные технологии неортогонального множественного доступа, использующие ансамбли неортогональных сигналов. Их использование должно обеспе­чить работу с огромным числом поль­зователей и увеличить общую спектральную эффективность проектируемой системы.

Напомню, что спектральная эффективность системы связи – это число переданных бит в секунду на 1 Гц доступной полосы частот. В отличие от OMA, методы NOMA основаны на идее использования контролируемой межканальной интерференции, что приводит к выигрышу в спектральной эффективности.

Введём понятие ресурсного пространства – под этим термином будем понимать ту или иную физическую величину, которая характеризует электромагнитную волну и может использоваться для передачи информации.

В радиосвязи используются лишь семь независимых ресурсных пространств, в которых может производиться разделение пользователей: время, частота, код, мощность, пространственное положе­ние, поляризация и орбитальный угловой момент.

На основе ресурсных пространств, используемых для разделения пользователей, мы и будем классифицировать методы множественного доступа. К настоящему времени предложено более ста таких методов и их модификаций. Многие из них являются комбинированны­ми, т.е. используют два или более ресурсных про­странств.

В качестве примера на рис. 1 проиллюстрированы варианты разделения ресурсных пространств в наиболее часто используемых на практике методах множественного доступа. Различными цветами обозначены области ресурсных пространств, используемые различными абонентами.

 Рис. 1. Различные варианты разделения ресурсных пространств в методах ортогонального и неортогонального множественного доступа: a) с разделением по времени (TDMA), b) с разделением по частоте (FDMA), c) с ортогональным разделением по частоте (OFDMA), d) с разделением по мощности/коду/пространству (PD-NOMA/CDMA/SDMA), e) один из возможных вариантов организации неортогонального множественного доступа с разделением абонентов в нескольких ресурсных пространствах (мощность/код, частота, время).
 Рис. 1. Различные варианты разделения ресурсных пространств в методах ортогонального и неортогонального множественного доступа: a) с разделением по времени (TDMA), b) с разделением по частоте (FDMA), c) с ортогональным разделением по частоте (OFDMA), d) с разделением по мощности/коду/пространству (PD-NOMA/CDMA/SDMA), e) один из возможных вариантов организации неортогонального множественного доступа с разделением абонентов в нескольких ресурсных пространствах (мощность/код, частота, время).

Система сотовой подвижной связи cdma

В последние годы значительный прогресс в телекоммуникационных
технологиях достигнут благодаря переходу на цифровые виды связи, которые,
в свою очередь, базируются на стремительном развитии микропроцессоров.
Один из ярких примеров этого – появление и быстрое внедрение технологии
связи с цифровыми шумоподобными сигналами на основе метода
многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA – Code
Division Multiple Access), в ближайшие годы нового столетия затмит собой
все остальные, вытесняя аналоговые NMT, AMPS и др. и составляя серьезную
конкуренцию цифровым технологиям, таким как GSM.

Замечательное свойство цифровой связи с шумоподобными сигналами –
защищенность канала связи от перехвата, помех и подслушивания. Именно
поэтому данная технология была изначально разработана и использовалась для
вооруженных сил США, и лишь недавно американская компания Qualcom на
основе этой технологии создала стандарт IS-95 (CDMA one) и передала его
для коммерческого использования. Оборудование для этого стандарта уже
выпускают шесть компаний: Hughes Network Systems, Motorola и Samsung.

Общая характеристика и принципы функционирования

Принцип работы систем сотовой связи (ССС) с кодовым разделением каналов
можно пояснить на следующем примере.

Читайте про операторов:  Как заблокировать сим карту Теле2 если потерял телефон самостоятельно через интернет: временно или навсегда

Предположим, что вы сидите в ресторане. За каждым столиком находится
два человека. Одна пара разговаривает между собой на английском языке,
другая на русском, третья на немецком и т.д. Получается так, что в
ресторане все разговаривают в одно и то же время на одном диапазоне частот
(речь от 3 кГц до 20 кГц), при этом вы, разговаривая со своим оппонентом,
понимаете только его, но слышите всех.

Так же и в стандарте CDMA передаваемая в эфире информация от базовой
станции к мобильной или наоборот попадает ко всем абонентам сети, но
каждый абонент понимает только ту информацию, которая предназначена для
него, т.е. русский понимает только русского, немец только немца, а
остальная информация отсеивается. Язык общения в данный момент является
кодом. В CDMA это организовано за счет применения кодирования передаваемых
данных, если точнее, то за это отвечает блок умножения на функцию
Уолша.

В отличие от стандарта GSM, который использует TDMA (Time Division
Multiple Access – многостанционный доступ с кодовым разделением канала,
т.е. несколько абонентом могут разговаривать на одной и той же частоте,
как и в CDMA, но в отличие от CDMA, в разное время), стандарт IS-95
диапазон частот использует более экономично.

CDMA называют широкополосной системой и сигналы идущие в эфире
шумоподобными. Широкополосная – потому, что занимает широкую полосу
частот. Шумоподобные сигналы – потому, что когда в эфире на одной частоте,
в одно и то же время работают несколько абонентов, сигналы накладываются
друг на друга (можно представить шум в ресторане, когда все одновременно
говорят). Помехоустойчивая – потому, что при возникновении в широкой
полосе частот(1,23 Мгц) сигнала-помехи, узкого диапазона (<150кГц),
сигнал примется почти неискаженный. За счет помехоустойчивого кодирования
потерянные данные система восстановит, см. рис. 17, где показан полезный
сигнал и помеха (СЗС – селективная помеха).

Обзор методов множественного доступа в беспроводной связи. Часть 1. Как разделить спектр: Частотно-временное разделение / Хабр

Рис.17. Влияние помехи на сигнал

А в стандарте GSM такое не получится. Из-за того, что GSM изначально
сам узкополосный. Ширина полосы, которая используется, равна 200 кГц.

Система CDMA фирмы Qualcom рассчитана на работу в диапазоне частот 800
Мгц. Система CDMA построена по методу прямого расширения спектра частот на
основе использования 64 видов последовательностей, сформированных по
закону функций Уолша. Для передачи речевых сообщений выбрано
речепреобразующее устройство с алгоритмом CELP со скоростью преобразования
8000 бит/с (9600 бит/с в канале). Возможны режимы работы на скоростях
4800, 2400, 1200 бит/с.

В каналах системы CDMA применяется сверточное кодирование со скоростью
? (в каналах от базовой станции) и 1/3 (в каналах от подвижной станции),
декодер Витерби с мягким решением, перемежение передаваемых сообщений.
Общая полоса канала связи составляет 1,25 Мгц.

Основные характеристики приведены в таблице.

Табл.1. Основные характеристики системы CDMA

Диапазон частот передачи MS824,040 – 848, 860 Мгц
Диапазон частот передачи BTS869,040 – 893,970 мгц
Относительная нестабильность несущей
частоты BTS
/- 5*10^-8
Относительная нестабильность несущей
частоты MS
/- 2,5*10^-6
Вид модуляции несущей частотыQPSK(BTS), O-QPSK(MS)

Ширина спектра излучаемого  cигнала: 

                   
по уровню минус 3 Дб

                    
по уровню минус 40 Дб  

1,25 Мгц 

1,50 Мгц

Тактовая частота ПСП М-функции1,2288 Мгц
Количество каналов BTS на 1 несущей
частоте

1 пилот-канал 

1 канал синхронизации 

7 каналов персонально вызова 

55 каналов связи

Количество каналов MS

1 канал доступа 

1 канал связи

Скорость передачи данных: 

В канале синхронизации 

В канале перс.вызова и доступа 

В каналах связи

1200 бит/с 

9600, 4800 бит/с 

9600, 4800, 2400, 1200 бит/с

Кодирование в каналах передачи BTSСверточный код R=1/2, К=9
Кодирование в каналах передачи MSСверточный код R=1/3, K=9
Требуемое для приема отношение энергии бита
информации
6-7 дБ
Максимальная эффективная излучаемая
мощность BTS
50 Вт
Максимально эффективная излучаемая мощность
MS
6,3 – 1,0
Вт

В стандарте используется раздельная обработка отраженных сигналов,
приходящих с разными задержками, и последующее их весовое сложение, что
значительно снижает отрицательное влияние эффекта многолучевости. При
раздельной обработке лучей в каждом канале приема на базовой используется
4 параллельно работающих коррелятора, а на подвижной станции 3
коррелятора. Наличие параллельно работающих корреляторов позволяет
осуществить мягкий режим “эстафетной передачи” при переходе из соты в
соту.

Мягкий режим “эстафетной передачи” происходит за счет управления
подвижной станцией двумя или более базовыми станциями. Транскодер,
входящий в состав основного оборудования, проводит оценку качества приема
сигналов от двух базовых станций последовательно кадр за кадром. Процесс
выбора лучшего кадра приводит к тому, что результирующий сигнал может быть
сформирован в процессе непрерывной коммутации и последующего “склеивания”
кадров, принимаемых разными базовыми станциями, участвующими в “эстафетной
передаче”.

Протоколы установления связи в CDMA, так же как в стандартах AMPS
основаны на использовании логических каналов.

В CDMA каналы для передачи с базовой станции называются прямыми
(Forward), для приема базовой станцией – обратными (Reverse). Структура
каналов в CDMA в стандарте IS-95 показана на рис:

Обзор методов множественного доступа в беспроводной связи. Часть 1. Как разделить спектр: Частотно-временное разделение / Хабр

Рис.18. Структура каналов в CDMA (стандарт IS-95)

Прямые каналы в CDMA:

  1. Пилотный канал – используется подвижной станцией для начальной
    синхронизации с сетью и контроля за сигналами базовой станции по
    времени, частоте и фазе.
  2. Канал синхронизации – обеспечивает идентификацию базовой станции,
    уровень излучения пилотного сигнала, а так же фазу псевдослучайной
    последовательности базовой станции. После завершения указанных этапов
    синхронизации начинаются процессы установления соединения.
  3. Канал вызова – используется для вызова подвижной станции. После
    приема сигнала вызова подвижная станция передает сигнал подтверждения на
    базовую станцию, после чего по каналу вызова на подвижную станцию
    передается информация об установлении соединения и назначения канала
    связи. Канал персонального вызова начинает работать после того, как
    подвижная станция получит всю системную информацию (частота несущей,
    тактовая частота, задержка сигнала по каналу синхронизации).
  4. Канал прямого доступа – предназначен для передачи речевых сообщений
    и данных, а так же управляющей информации с базовой станции на
    подвижную.
Читайте про операторов:  Замена сим карты МТС

Обратные каналы в CDMA:

  1. Канал доступа – обеспечивает связь подвижной станции с базовой
    станций, когда подвижная станция еще не использует канал трафика. Канал
    доступа используется для установления вызовов и ответов на сообщения,
    передаваемые по каналу вызова, команды и запросы на регистрацию в сети.
    Каналы доступа совмещаются (объединяются) каналами вызова.
  2. Канал обратного трафика – обеспечивает передачу речевых сообщений и
    управляющей информации с подвижной станции на базовую станцию.

Структура каналов передачи базовой станции показана на рис:

Обзор методов множественного доступа в беспроводной связи. Часть 1. Как разделить спектр: Частотно-временное разделение / Хабр

Рис.19. Структура каналов передачи базовой станции

Каждому логическому каналу назначается свой код Уолша. Всего в одном
физическом канале логических каналов может быть 64, т.к.
последовательностей Уолша, которым в соответствие ставятся логические
каналы, всего 64, каждая из которых имеет длину по 64 бита. Из всех 64
каналов на 1-й канал назначается первый код Уолша (W0) которому
соответствует “Пилотный канал”, на следующий канал назначается тридцать
второй код Уолша (W32), следующим 7-ми каналам так же назначаются свои
коды Уолша (W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7) которым соответствуют каналы вызова, и
оставшиеся 55 каналов предназначены для передачи данных по “Каналу прямого
трафика”.

При изменении знака бита информационного сообщения фаза используемой
последовательности Уолша изменяется на 180 градусов. Так как эти
последовательности взаимно ортогональны, то взаимные помехи между каналами
передачи одной базовой станции отсутствуют. Помехи по каналам передачи
базовой станции создают лишь соседние базовые станции, которые работают в
той же полосе радиочастот и используют ту же самую ПСП, но с другим
циклическим сдвигом.

Порядок прохождения речевых данных в мобильной станции
до момента
отправки в эфир.

Давайте подробней рассмотрим структурную схему обратного канала
трафика. В прямом и обратном канале эта схема повторяется; в зависимости
от того, какой канал используется в данный момент, некоторые блоки этой
схемы исключаются.

Обзор методов множественного доступа в беспроводной связи. Часть 1. Как разделить спектр: Частотно-временное разделение / Хабр

Рис.20. Структурная схема обратного канала трафика

  1. Речевой сигнал поступает на речевой кодек.
    На этом этапе речевой
    сигнал оцифровывается и сжимается по алгоритму CELP..
  2. Далее сигнал поступает на блок помехоустойчивого кодирования,
    который может исправлять до 3-х ошибок в пакете данных.
  3. Далее сигнал поступает в блок перемежения сигнала.
    Блок
    предназначен для борьбы с пачками ошибок в эфире. Пачки ошибок –
    искажение нескольких бит информации подряд.
    Принцип такой. Поток
    данных записывается в матрицу по строкам. Как только матрица заполнена,
    начинаем с нее передавать информацию по столбцам. Следовательно, когда в
    эфире искажаются подряд несколько бит информации, при приеме пачка
    ошибок, пройдя через обратную матрицу, преобразуется в одиночные ошибки.

  4. Далее сигнал поступает в блок кодирования (от подслушивания).
    На
    информацию накладывается маска (последовательность) длиной 42 бита. Эта
    маска является секретной. При несанкционированном перехвате данных в
    эфире невозможно декодировать сигнал, не зная маски. Метод перебора
    всевозможных значений не эффективен т.к. при генерации этой маски,
    перебирая всевозможные значения, придется генерировать 8.7 триллиона
    масок длиной 42 бита. Хакер, пользуясь персональным компьютером,
    пропуская через каждую маску сигнал и преобразовывая его в файл
    звукового формата, потом, распознавая его на наличие речи, потратит уйму
    времени.
  5. Блок перемежения на код Уолша.
    Цифровой поток данных
    перемножается на последовательность бит, сгенерированных по функции
    Уолша.
    На этом этапе кодирования сигнала происходит расширение
    спектра частот, т.е. каждый бит информации кодируется
    последовательностью, построенной по функции Уолша, длиной 64 бита. Т.о.
    скорость потока данных в канале увеличивается в 64 раза. Следовательно,
    в блоке модуляции сигнала скорость манипуляции сигнала возрастает,
    отсюда и расширение спектра частот.
    Так же функция Уолша отвечает за
    отсев ненужной информации от других абонентов. В момент начала сеанса
    связи абоненту назначается частота, на которой он будет работать и один
    (из 64 возможных) логический канал, который определяет функция Уолша. В
    момент принятия сигнал по схеме проходит в обратную сторону. Принятый
    сигнал умножается на кодовую последовательность Уолша
    По результату
    умножения вычисляется корреляционный интеграл.
    Если Z пороговая
    удовлетворяет предельному значению, значит, сигнал наш.
    Последовательность функции Уолша ортогональны и обладают хорошими
    корреляционными и автокорреляционными свойствами, поэтому вероятность
    спутать свой сигнал с чужим равна 0.01 %.
  6. Блок перемножения сигнала на две М-функции (М1 – длиной 15 бит, М2 –
    длиной 42 бита) или еще их называют ПСП- псевдослучайными
    последовательностями.
    Блок предназначен для перемешивания сигнала
    для блока модуляции. Каждой назначенной частоте назначаются разные М
    -функции.
  7. Блок модуляции сигнала.
    В стандарте CDMA используется фазовая
    модуляция ФМ4, ОФМ4.

В настоящее время оборудование стандарта CDMA является самым новым и
самым дорогим, но в то же время самым надежным и самым защищенным.
Европейским Сообществом в рамках исследовательской программы RACE
разрабатывается проект CODIT по созданию одного из вариантов Универсальной
системы подвижной связи (UMTS) на принципе кодового разделения каналов с
использованием широкополосных сигналов с прямым расширением спектра
(DS-CDMA).

Основным отличием концепции CODIT будет эффективное и гибкое
использование частотного ресурса. Как мы раньше пояснили, на
широкополосный сигнал CDMA влияние узкополосной помехи практически не
сказывается. За счет этого свойства в стандарте CODIT для передачи данных
дополнительно будут использоваться защитные интервалы между несущими
частотами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Adblock
detector