Работа с расширением спектра

Многолучевое распространение может вызывать ряд нежелательных эффектов. Радиосигналы, доходя до получателя разными путями, будут испытывать соответственно разные временные задержки. В точке приема сигналы суммируются. Если при этом среди отраженных сигналов преобладают сигналы, синфазные прямому сигналу, сигнал усиливается, если больше противофазных – ослабевает. Такие явления, называемые в радиотехнике замираниями или федингами (fading), обычно наблюдаются в ограниченных пространственных областях, чьи форма и расположение определяются расположением зданий и длиной волны, на которой ведется передача.

Широкополосный сигнал значительно меньше страдает от помех, особенно узкополосных. Узкополосная помеха способна "испортить" широкополосный сигнал только в каком-то относительно узком частотном диапазоне, и полезная информация может быть восстановлена по неповрежденным участкам несущего диапазона.

Это относится и к федингам, о которых говорилось выше: интерференция прошедших разными путями сигналов приводит к снижению суммарной интенсивности лишь в достаточно узком частотном диапазоне, и снова полезную информацию можно восстановить по неповрежденной части сигнала.

Конечно, сигнал несколько ухудшается, однако это несопоставимо с потерями качества связи при использовании обычных методов модуляции. Влияние помех и федингов на широкополосные сигналы показано на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 - Воздействие узкополосных помех (а) и федингов (б) на широкополосный сигнал

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

- при перемещении точки приема условия периодически изменяются, так как сложение волн, приходящих с разных направлений, создает пространственную интерференционную картину (этот эффект особенно сильно сказывается на мобильных пользователях и типичен для узкополосных систем). Для систем с расширенным спектром (Spread Spectrum) действие этого эффекта сильно ослабляется из-за того, что на разных частотах в пределах его широкого спектра создаются разные интерференционные картины, что и вызывает выравнивание результирующего сигнала;

- время задержки сигналов при прохождении больших расстояний может меняться из-за изменений характеристик среды распространения, причем это сказывается по-разному на сигналах, приходящих разными путями, что при сложении вызывает временные флуктуации уровня сигнала (замирания). Несинфазное изменение уровня сигнала на разных частотах спектра (Spread Spectrum) сигнала приводит к сильному ослаблению этого эффекта на подобные системы.

Скачки по частоте.Это один из методов расширения спектра, принципиально отличающийся от методов CDMA. Несущая частота для каждого ФК периодически изменяется, т. е. каждый ФК периодически переходит на новый частотный канал. Поскольку релеевские замирания являются частотно-селективными, то, если при работе на некоторой частоте имело место замирание, при изменении рабочей частоты на 100-300 кГц замираний с большей вероятностью не будет. Следовательно, при достаточно частых изменениях частоты существенно снижается вероятность длительных замираний и, в сочетании с перемежением снижается вероятность групповых ошибок, а с одиночными ошибками можно успешно бороться с помощью помехоустойчивого канального кодирования.

Эквалайзинг.Эквалайзинг используется в узкополосных TDMA-системах для компенсации межсимвольных искажений. Он предназначен для компенсации той разности хода между составляющими лучами при многолучевом распространении, которая приводит к межсимвольной интерференции. Эквалайзер – это адаптивный фильтр, настраиваемый таким образом, чтобы сигнал на его выходе был максимально очищен от межсимвольных искажений, содержащихся во входном сигнале.С помощью эквалайзера осуществляется создание модели канала и корректировка сигнала (рисунок 2.13).

Рисунок 2.13 - Принцип работы эквалайзера

Спецификация GSM предусматривает, что эквалайзер должен обеспечивать выравнивание импульсных сигналов со среднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс. Работа эквалайзера основана на использовании алгоритма Витерби. В формате передаваемого сигнала предусматривается наличие стандартной кодовой комбинации. На приемном конце принятая кодовая комбинация S’ сравнивается с эталонной S, и по результатам сравнения вырабатывается модель канала. После создания модели принятый сигнал корректируется, при этом маловероятные комбинации за счет использования алгоритма Витерби не учитываются для сокращения вычислений. Таким образом, для устранения помех, вызываемых временной дисперсией, необходима передача дополнительной информации, обеспечивающей функционирование эквалайзера.