Что такое база сигнала

База сигнала

База сигнала — это произведение эффективного значения длительности сигнала и эффективного значения ширины его спектра :

.

В простых случаях за эффективную ширину спектра можно принять ширину главного лепестка спектра. Длительность сигнала и ширина его спектра подчиняются соотношению неопределенности, гласящему, что база сигнала не может быть меньше единицы. Ограничений на максимальное значение базы сигнала не существует. То есть короткий сигнал с узким спектром существовать не может, а бесконечный сигнал с широким спектром — может (так называемый широкополосный сигнал, сигнал с большой базой). Примером такого рода может служить ЛЧМ-сигнал.

Литература

• Радиотехнические цепи и сигналы. Автор:Баскаков С. И. 1988, 446 страниц.

• Обработка сигналов
• Спектроскопия

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «База сигнала» в других словарях:

база сигнала — Произведение ширины спектра сигнала на его длительность. См. processing gain. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002] Тематики электросвязь, основные … Справочник технического переводчика

база — база: Поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования. [ГОСТ 21495 76, таблица, пункт 2] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

база радиочастотного сигнала — база сигнала Отношение ширины спектра модулированного радиочастотного сигнала к ширине спектра модулирующего сигнала. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины сигналы Синонимы база сигнала … Справочник технического переводчика

База — База: В Викисловаре есть статья «база» База (хранилище)  место для хранения товаров, например: «овощная база». Военная база … Википедия

База радиочастотного сигнала — 123. База радиочастотного сигнала База сигнала Источник: ГОСТ 24375 80: Радиосвязь. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

База радиочастотного сигнала — 1. Отношение ширины спектра модулированного радиочастотного сигнала к ширине спектра модулирующего сигнала Употребляется в документе: ГОСТ 24375 80 … Телекоммуникационный словарь

Сверхширокополосные сигналы — Сверхширокополосные (СШП) сигналы  радиосигналы (СВЧ сигналы) со «сверхбольшой» шириной полосы частот. Применяются для сверхширокополосной радиолокации и сверхширокополосной радиосвязи. Содержание 1 Определение 2 Регулирование … Википедия

ГОСТ 24375-80: Радиосвязь. Термины и определения — Терминология ГОСТ 24375 80: Радиосвязь. Термины и определения оригинал документа: 304. Абсолютная нестабильность частоты радиопередатчика Нестабильность частоты передатчика Определения термина из разных документов: Абсолютная нестабильность… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Сигнал — У этого термина существуют и другие значения, см. Сигнал (значения). Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшит … Википедия

Сигнал (техника) — Сигнал в теории информации и связи называется материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений по системе связи. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым… … Википедия

Лекция № 6

В системах связи используется такое понятие как база сигнала, которое определяется теоремой Котельникова. То есть исходя из нее любой сигнал с финитным спектром можно разложить на несколько отсчетов, взятых через интервалы времени , где F – верхняя граничная частота спектра сигнала (рис. 1).

Рис. 1. Пояснение к тереме Котельникова

В данном случае, если сигнал существует только в течение времени — Т‚ то количество отсчетов будет равно

. (2.1)

Эта величина определяет размерность пространства, в котором представляется сигнал координатами (отсчетами мгновенных значений через временные интервалы ). В этой связи в теории связи эту величину называют базой сигнала:

. (2.2)

В иных случаях говорят, что величина определяет базис сигнала, т.е. количество осей координат, в котором раскладывается сигнал.

Сравнительный анализ узкополосных и

В действующих системах связи, использующих дискретные сигналы значение базы для простых сигналов равно (рис. 2). Этот же сигнал можно представить в виде сложного сигнала, база которого будет равна — (см. рис. 2).

Рис. 2. Простой и сложный сигналы

База сигнала указывает на зависимость ширины спектра от длительности сигнала. В случае применения простых сигналов ширина его спектра мала:

, (2.3)

в связи с чем такие сигналы называют узкополосными. Следует заметить, что спектр узкополосного сигнала после модуляции не намного отличается от спектра первичного сигнала.

Для сложных сигналов

, (2.4)

В этом случае спектр сложного сигнала как до, так и после модуляции намного превышает спектр первичного сигнала, поэтому его принято называть широкополосным.

Способы формирования широкополосных сигналов

с большой базой

Все сигналы, формируемые на основе ранее применяемых видов модуляции (АМ, ЧМ, ФМ и др.), использующие в качестве переносчика информации гармонические колебания, можно отнести к узкополосным. В качестве переносчика информации могут служить и другие физические процессы, одним из которых является случайный процесс – шумоподобный сигнал.

Существующие способы формирования шумоподобных сигналов основаны на использовании сигналов с большой базой .

Одним из вариантов формирования шумоподобного сигнала является следующий: информационная посылка первичного сигнала длительностью T разбивается на n бинарных элементов длительностью (см. рис. 2). Такое разбиение позволяет получить сигнал длительностью T с полосой при значении базы .

Последовательность бинарных элементов образуют коды, выбираемые таким образом, чтобы обеспечить заданные свойства шумоподобного сигнала. Кодовые комбинации сигналов, используемые для передачи сообщения подбирают из условий, чтобы функция автокорреляции каждой из них имела один главный максимум в области , и боковые лепестки с достаточно малыми амплитудами (рис. 3).

В качестве таких кодов могут служить бинарные последовательности Хаффмена, обладающие следующими характеристиками. Нормированная функция автокорреляции имеет главный лепесток, равный единице, и одинаковые по величине боковые лепестки, равные — (где N – длина кодовой последовательности). Значение функции взаимной корреляции между любой парой таких последовательностей равно — (где M – число последовательностей Хаффмена из всей совокупности кодовых комбинаций ). В импульсном режиме работы уровень боковых лепестков не превышает величины .

Кроме сигналов Хаффмена практическое применение находят и другие виды сигналов: последовательности Уолша, Баркера, Лежандра и др.

Шумоподобный сигнала может формироваться на основе известных видов модуляции, с применением так называемой структурной модуляции или модуляции по форме сигнала.

Одним из вариантов такой модуляции может служить следующая пара сигналов:

, , (3.1)

где и — функции, принимающие значения в соответствии с заданной кодовой последовательностью и удовлетворяющей условию

. (3.2)

В качестве этих функций можно использовать одну из выбранных последовательностей (Уолша, Хаффмена, Баркера и др.), для которых и либо обратную функцию. За основу в данном случае взята фазовая манипуляция.

Другим вариантом формирования шумоподобных сигналов могут служить следующие сигналы:

(3.3)

В этом случае за основу взята частотная манипуляция.

Следует заметить, что существует много иных способов, применение которых определяется особенностями или ограничениями в каналах связи.

В общем случае шумоподобный сигнал может передаваться последовательным и параллельным интерфейсом. В первом случае сигнал состоит из последовательных элементов промодулированных тем или иным способом, т. е. сигнал структурно разделен в масштабе времени (см. рис. 2), в котором на одной несущей частоте передается одна элементарная посылка в широком спектре частот за счет ее малой длительности, см. формулу (2.4).

Рис. 4. Шумоподобный сигнал с временным разделением структуры

Иным способом формирования шумоподобных сигналов может служить разбиение сигнала по частотному диапазону (рис. 5).

Рис. 5. Шумоподобный сигнал с частотным разбиением структуры

В этом случае сложный сигнал, сформированный с помощью той или иной последовательности, передается параллельным интерфейсом, т.е. каждый элемент составного сигнала (см. рис. 2) передается на соответствующей поднесущей, с использованием любого вида узкополосной манипуляции. В этом случае скорость манипуляции каждой поднесущей равна , а ее спектр равен . В результате весь сигнал (см. рис. 5) будет иметь широкий спектр, равный . Следует заметить, что при формировании сложного сигнала таким образом, для обеспечения устойчивой работы канала связи между каждой из полос этого сигнала устанавливается защитный частотный интервал, что в свою очередь уменьшает качественные параметры канала: в данном случае энергия РПДУ будет использована менее эффективно по всей полосе спектра сигнала, и, кроме того, общая полоса тракта расширяется, что увеличивает энергию шума на входе РПУ.

Основы радиолокации

Произведение длительности сигнала и теоретически минимально необходимой ширины полосы пропускания приемника является важным параметром, учитываемым при разработке радиолокатора. В англоязычной литературе его называют Time-Bandwidth Product , сокращенно TBP или TBWP . Этот параметр дает возможность оценить потенциальный коэффициент сжатия импульса и уровень боковых лепестков сжатого импульса во времени. Широко распространен также подход, когда для этой же цели используется произведение длительности импульса и эффективной ширины его спектра. Такое произведение называют базой сигнала.

При разработке радиолокационного приемника возникает необходимость поиска компромисса при выборе требуемых значений его параметров. С одной стороны, полоса его пропускания должна быть как можно уже, чтобы уменьшить интенсивность проходящих в приемный тракт помех и шумов. С другой стороны, полоса пропускания должна быть достаточно широкой, чтобы обеспечить прием эхо-сигналов без искажений. При этом, чем короче используемые сигналы, тем шире должна быть полоса пропускания приемника, и тем лучшим будет разрешающая способность радиолокатора по дальности.

Приемник импульсного радиолокатора, в котором используются простые радиоимпульсы длительности Τ в качестве зондирующего сигнала, должен иметь полосу пропускания шириной 1 /Τ . База такого сигнала равна 1 и разрешение по дальности определяется непосредственно длительностью импульса.

Если в радиолокаторе используются фазоманипулированные импульсы с длительностью парциального (сжатого) импульса τ , ширина спектра такого сигнала равна 1 /τ и зависит от длительности сжатого импульса. База такого сигнала равна Τ/τ . Если для кодирования манипуляции фазы при формировании такого сигнала используются коды Баркера, то значение базы сигнала ограничено числом 13. Как видно из этого примера, база сигнала равна потенциальному коэффициенту сжатия импульса.

Сигналы с внутриимпульсной частотной модуляцией могут иметь базу от более 100 до 10 000. Для сигнала с линейной частотной модуляцией ширина спектра определяется в виде разницы верхней f ₂ и нижней f ₁ частот его полосы: B_W = Δf = f₂ — f₁ , а его база равна Τ·Δf .

Пример: радиолокатор поиска AN/FPS-117 использует в качестве зондирующего сигнала ЛЧМ-сигнал с базой 75. Значение коэффициента сжатия импульса примерно такое же. Таким образом можно рассчитать разрешающую способность этого радиолокатора в ближней зоне (при использовании зондирующего сигнала длительности Τ= 100 мкс) — около 100 м.

Гауссов импульс имеет наименьшую возможную базу ¼. (Гаусоов импульс имеет огибающую в форме функции Гаусса и получается при помощи гауссовского фильтра. Такой фильтр характеризуется максимальной крутизной переходной характеристики и минимальной групповой задержкой). В некоторых устаревших радиолокаторах полоса пропускания приемника могла уменьшаться до этого значения, что соответствовало так называемому режиму ограничения приемника. Конечно, это приводит к увеличению внутренних потерь, поскольку уменьшается количество спектральных составляющих, а значит, и энергия принятого сигнала. Тем не менее, таким способом удавалось успешно подавлять помехи, частота которых отличается от несущей частоты зондирующего сигнала.

Чрезвычайно высокое значение базы (200 000) имеют зондирующие сигналы, используемые в радиолокаторе стратегического назначения AN/FPS-108 “Cobra Dane”.

Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрій Музиченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)

Что такое база сигнала

База сигнала — это произведение эффективного значения длительности сигнала и эффективного значения ширины его спектра :

.

В простых случаях за эффективную ширину спектра можно принять ширину главного лепестка спектра. Длительность сигнала и ширина его спектра подчиняются соотношению неопределенности, гласящему, что база сигнала не может быть меньше единицы. Ограничений на максимальное значение базы сигнала не существует. То есть короткий сигнал с узким спектром существовать не может, а бесконечный сигнал с широким спектром — может (так называемый широкополосный сигнал, сигнал с большой базой). Примером такого рода может служить ЛЧМ-сигнал.

Литература

Полезное

Смотреть что такое «База сигнала» в других словарях:

база сигнала — Произведение ширины спектра сигнала на его длительность. См. processing gain. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002] Тематики электросвязь, основные … Справочник технического переводчика

база — база: Поверхность или выполняющее ту же функцию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке или изделию и используемая для базирования. [ГОСТ 21495 76, таблица, пункт 2] Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

база радиочастотного сигнала — база сигнала Отношение ширины спектра модулированного радиочастотного сигнала к ширине спектра модулирующего сигнала. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины сигналы Синонимы база сигнала … Справочник технического переводчика

База — База: В Викисловаре есть статья «база» База (хранилище) место для хранения товаров, например: «овощная база». Военная база … Википедия

База радиочастотного сигнала — 123. База радиочастотного сигнала База сигнала Источник: ГОСТ 24375 80: Радиосвязь. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

База радиочастотного сигнала — 1. Отношение ширины спектра модулированного радиочастотного сигнала к ширине спектра модулирующего сигнала Употребляется в документе: ГОСТ 24375 80 … Телекоммуникационный словарь

Сверхширокополосные сигналы — Сверхширокополосные (СШП) сигналы радиосигналы (СВЧ сигналы) со «сверхбольшой» шириной полосы частот. Применяются для сверхширокополосной радиолокации и сверхширокополосной радиосвязи. Содержание 1 Определение 2 Регулирование … Википедия

ГОСТ 24375-80: Радиосвязь. Термины и определения — Терминология ГОСТ 24375 80: Радиосвязь. Термины и определения оригинал документа: 304. Абсолютная нестабильность частоты радиопередатчика Нестабильность частоты передатчика Определения термина из разных документов: Абсолютная нестабильность… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Сигнал — У этого термина существуют и другие значения, см. Сигнал (значения). Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшит … Википедия

Сигнал (техника) — Сигнал в теории информации и связи называется материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений по системе связи. Сигналом может быть любой физический процесс, параметры которого изменяются в соответствии с передаваемым… … Википедия

Простые и сложные сигналы.

Простые сигналы. Простой сигнал – это одиночный импульс или последовательность импульсов, вида (2.2).

Для одиночного импульса мы будем иметь сплошной спектр (рис. 2.6,б), запись которого имеет вид

Размерность спектра (спектральной плотности) импульса будет определяться следующим образом .

Полоса частот (рис. 2.6,б), где заключено 90% энергии сигнала равна:

Чем уже корреляционная функция, тем легче, например, в радиолокации осуществить разрешение сигналов и определить параметры до цели по дальности, углу прихода, скорости движения объекта и т.д. Необходимо иметь как можно более острые КФ особенно при близко расположенных целях. Для заострения и укорачивания КФ казалось бы можно брать более короткие сигналы. Однако, энергия сигнала равна , а это значит, что при уменьшении длительности τ уменьшается энергия сигнала. Следовательно уменьшается дальность обнаружения и соотношение сигнал/шум в точке приема, т.е помехоустойчивость.

База простого сигнала равна .

Сложные сигналы. Задача сложных сигналов, при той же исходной длительности сигнала τ сформировать узкую КФ, не снижая энергии сигнала. Информационный импульс длительностью τ разбивают на ряд импульсов одинаковой или разной длительностью (рис. 2.7,а).

Полоса частот, где заключено 90% сигнала равна (рис. 2.7,б):

Поскольку энергия по отношению к простому сигналу не изменилась то корреляционная функция (рис. 2.7,в), для сохранения своей площади по отношению к простому сигналу будет лежать выше сложного сигнала.

В свою очередь База сложного сигнала будет равна

В большинстве случаев большой интерес представляют сигналы с Базой сигнала равной

Выражение () определяет собой широкополосный шумоподобный сигнал (ШШС). У такого сигнала структура его приближается к белому шуму, а корреляционная функция стремиться к дельта функции, т.е стремиться в бесконечность.

В качестве сложных сигналов могут выступать коды Баркера и сигналы линейной частотной модуляции (ЛЧМ).

Линейные частотно-модулированные сигналы (ЛЧМ).Исходный сигнал остается той же длительности, но внутри него происходит линейное нарастание частоты с девиацией (рис.2.8). Этот ЛЧМ сигнал уже сложный . Длительность сигнала τ=const, следовательно, его энергия остается постоянной. Изменяя , можно варьировать базой и сделать ее такой большой, что спектр сигнала будет близок к спектру белого шума, а его КФ будет стремиться к — функции.

Рис.2.8

Рис.2.9

Линейный частотно-модулированный сигнал можно представить в виде

Ширина КФ определяется величиной (рис.2.9).

Прием ЛЧМ сигналов осуществляется на согласованный фильтр (СФ), на выходе которого имеется решающее устройство (РУ) (рис.2.10).

Согласованный фильтр представляет собой дисперсионную линию задержки с отводами на общий сумматор. Причем, учитывая разную скорость распространения различных гармонических колебаний, задержки отводов СФ выбраны так, чтобы по окончании импульса ЛЧМ все сигналы (гармоники) сложились бы одновременно в фазе. Это называется балансом фаз.

В результате такого одновременного сложения гармоник происходит сжатие сигнала. Коэффициентом сжатия находиться из выражения

где τ – длительность передаваемого сигнала;

— длительность сигнала на выходе СФ, которая обратно пропорциональна девиации частоты .

Чем больше коэффициент сжатия, тем уже пик КФ и тем выше разрешающая способность и помехоустойчивость системы. Кроме того, при большой базе можно увеличивать длительность сигнала и тем самым повышать его энергию, т.к. . Недостатком ЛЧМ сигналов является достаточно большой уровень боковых лепестков КФ.

Основание КФ прямоугольного импульса длительностью в 2 раза больше, т.к. эта КФ представляет собой равнобедренный треугольник с основанием . База сигналов, построенных по коду Баркера равна , а ширина спектра .

Если принять величину центрального пика КФ R(0)=1, то для выбранного значения n уровень боковых лепестков будет в n раз меньше (рис.2.12).

Прием сигналов Баркера осуществляется на СФ в виде дисперсионной линии задержки. Здесь так же сигналы складываются в фазе с приходом последней гармонической составляющей. В результате происходит сжатие принимаемого сигнала, энергия его возрастает в n раз в пределах сжатого сигнала, а боковые лепестки в n раз уменьшаются.

Коды Баркера позволяют не только увеличить разрешающую способность, но и увеличить помехоустойчивость и скрытность передачи, т.к. сигнал по своей структуре близок к ШШС.

Выводы: переход от простых к сложным сигналам позволяют обострить корреляционную функцию , а это значит, что можно существенно улучшить различение, разрешение и распознавания цели.

Как видно из рис. 2.13 зондирующий сигнал надо брать с острыми корреляционными функциями (сложные сигналы), так как легче произвести различие, разрешение, измерение и т.д.

Вот почему выгоднее брать сигналы не простые, а сложные.

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 495 ; Нарушение авторских прав

Соотношение длительности импульса и ширины полосы пропускания приемника

Рисунок 1. К определению базы сигнала для различных видов сигнала

Рисунок 1. К определению базы сигнала для различных видов сигнала

Соотношение длительности импульса и ширины полосы пропускания приемника

При разработке радиолокационного приемника возникает необходимость поиска компромисса при выборе требуемых значений его параметров. С одной стороны, полоса его пропускания должна быть как можно уже, чтобы уменьшить интенсивность проходящих в приемный тракт помех и шумов. С другой стороны, полоса пропускания должна быть достаточно широкой, чтобы обеспечить прием эхо-сигналов без искажений. При этом, чем короче используемые сигналы, тем шире должна быть полоса пропускания приемника, и тем лучшим будет разрешающая способность радиолокатора по дальности.

Пример: радиолокатор поиска AN/FPS-117 использует в качестве зондирующего сигнала ЛЧМ-сигнал с базой 75. Значение коэффициента сжатия импульса примерно такое же. Таким образом можно рассчитать разрешающую способность этого радиолокатора в ближней зоне (при использовании зондирующего сигнала длительности Τ= 100 мкс) — около 100 м.

Гауссов импульс имеет наименьшую возможную базу ¼. (Гаусоов импульс имеет огибающую в форме функции Гаусса и получается при помощи гауссовского фильтра. Такой фильтр характеризуется максимальной крутизной переходной характеристики и минимальной групповой задержкой). В некоторых устаревших радиолокаторах полоса пропускания приемника могла уменьшаться до этого значения, что соответствовало так называемому режиму ограничения приемника. Конечно, это приводит к увеличению внутренних потерь, поскольку уменьшается количество спектральных составляющих, а значит, и энергия принятого сигнала. Тем не менее, таким способом удавалось успешно подавлять помехи, частота которых отличается от несущей частоты зондирующего сигнала.

Чрезвычайно высокое значение базы (200 000) имеют зондирующие сигналы, используемые в радиолокаторе стратегического назначения AN/FPS-108 “Cobra Dane”.

Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрій Музиченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)

База непериодического сигнала

База сигнала – это один из важнейших параметров сигнала:

Произведение ширины спектра на длительность сигнала – это постоянная величина. В зависимости от величины B все сигналы делят на две группы:

1) Если база сигнала близка к единице, то такие сигналы называют простейшими.

2) Если база сигнала значительно больше единицы, то такие сигналы называют сложными.

Соотношение между длительностью сигнала и шириной его спектра

т. е. полоса спектра сигнала изменяется обратно пропорционально его длительности. Это значит, что, чем протяженнее сигнал во времени, тем уже его спектр, и наоборот, чем короче сигнал, тем шире его спектр.

Соотношение между спектром одиночного импульса и спектром периодической последовательности импульсов

-значение спектральной плотности одиночного импульса на частоте , где nω₁ – частоты гармоник. Эти функции практически используются для определения спектров периодических сигналов. Последовательность действий при определении спектра периодического сигнала по спектру одиночного импульса:

1. Определить спектральную плотность центрального одиночного импульса.

2. Записать формулу амплитудного спектра путем подставления в эту формулу вместо частоты ω частоту nω₁, и по формуле вычислить амплитудный спектр периодической последовательности импульсов.

3. В формулу фазового спектра одиночного импульса вместо текущей частоты ω подставить текущую частоту nω₁, и по формуле

вычислить фазовый спектр периодической последовательности импульсов.

ВЫВОД. Непрерывный амплитудный спектр одиночного импульса является огибающей дискретного амплитудного спектра периодической последовательности импульсов. Непрерывный фазовый спектр одиночного импульса является огибающей дискретного фазового спектра периодической последовательности импульсов.

Продемонстрируем все вышесказанное на примере. В качестве сигнала возьмем импульсы:

, найдем амплитудный спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов:

CDMA: расширение спектра

Каждой мобильной базовой станции в технологии CDMA выделяется своя уникальная кодовая последовательность, отличающая ее от других и одновременно используемая для повышения помехоустойчивости и обеспечения безопасности.

В эфире такой сигнал занимает полосу частот, значительно превышающую по ширине полосу частот исходного узкополосного сигнала.

Одно из фундаментальных понятий, определяющее помехоустойчивость и эффективность системы CDMA, — «база сигнала» (в англоязычной литературе используется термин «processing gain»). Физический смысл этого понятия — увеличение полосы частот передаваемого сигнала относительно исходного (измеряется в децибелах). Для систем с расширенным спектром база сигнала определяется как отношение ширины полос излучаемого и исходного (информационного) сигналов. Однако чаще величина базы сигнала (В) вычисляется как произведение ширины спектра (F) на длительность элементарного символа (Т). Для широкополосных сигналов база значительно превышает 1 (В>>1). Ясно, чем шире полоса частот в эфире и ниже скорость входного сигнала, тем больше база сигнала и, соответственно, выше помехоустойчивость.

Однако важно понимать, что база сигнала — это характеристика не всей CDMA-системы, а только ее отдельного канала. Поясним сказанное на примере. Так, при чиповой скорости 1,2288 Мчип/с (IS-95) и информационной скорости 9,6 кбит/c база сигнала равна 21,1 дБ (1,2288 x 10 3 /9,6 = 128). Для других значений скоростей передачи, используемых в стандартах IS-95 и cdma2000 (См. «Сети», 2000, № 1, с. 19), база сигнала пропорциональна скорости его передачи (таблица).

База сигнала для различных скоростей передачи информации (чиповая скорость — 1,2288 Мчип/с)

Возможность адаптации системы к различным скоростям передачи обеспечивается за счет применения так называемых каналообразующих кодов (channelization code). Принцип их генерации можно проиллюстрировать (рис. 1) схемой кодового дерева для ортогональных кодов переменной длины (Orthogonal Variable Spreading Factor, OVSF).

Схема генерации OVSF-кодов для трух уровней

На каждом уровне этого кодового дерева определены свои кодовые слова, длина каждого из которых равна коэффициенту расширения спектра (SF). Полное кодовое дерево содержит 8 уровней (последний, восьмой, соответствует коэффициенту SF=256 ).

Структура кодового дерева такова, что на каждом последующем уровне удваивается возможное число каналообразующих кодов. Так, если на уровне 2 образуется только 2 кода (SF=2), то на уровне 3 генерируется уже 4 кодовых слова (SF=4) и т.д. Ансамбль кодов OVSF не является фиксированным, а зависит от коэффициента расширения SF, т. е. фактически от скорости передачи по каналу.

Сейчас в большинстве CDMA-систем, в том числе основанных и на широко известном стандарте IS-95, используется метод расширения спектра прямой последовательностью DS-CDMA (Direct Sequence CDMA). Схема «работы» метода DS-CDMA и качественные изменения сигнала и помех показаны на рис. 2.

В передатчике узкополосный информационный сигнал (А на рис. 2) умножается на опорную псевдошумовую N-символьную последовательность, а полученный сигнал модулируется методом BPSK или QPSK (прямая операция). База результирующего сигнала равна числу символов псевдослучайной последовательности (B = N). При этом использование шумоподобных сигналов с высокой тактовой частотой приводит к тому, что исходный узкополосный сигнал «размазывается» в широкой полосе (Б на рис. 2) и становится меньше уровня шума.

В приемнике исходный сигнал восстанавливается с помощью псевдослучайной последовательности известной структуры (обратная операция). Иные сигналы, поступающие на данный приемник, воспринимаются как шум (В на рис. 2).

Аналогичным образом происходит подавление мощных узкополосных помех от других работающих передатчиков. В приемнике такая помеха тоже «размазывается» в широкой полосе частот и после фильтрации лишь незначительно ухудшает качество связи (Г на рис 2). При дальнейшей цифровой обработке помехи можно подавить полностью.

Кроме наиболее часто применяемого метода DS-CDMA существуют и другие технологии расширения спектра, например с помощью нескольких несущих — MC-CDMA (Multi-Carrier CDMA) или скачкообразной перестройки частоты — FH-CDMA (Frequency Hopping CDMA). Особенности этих технологий будут рассмотрены в следующих номерах журнала.