
Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції. / Зміст / Розділ 6. Методи доступу / Тема 6.6. Особливості використання просторово-поляризаційних параметрів при радіодоступі
- Розділ 1. Основи побудови телекомунікаційних систем
- Тема 1.1. Місце систем телекомунікацій в інформаційній інфраструктурі сучасного суспільства
- Тема 1.2. Загальна архітектура й завдання телекомунікаційних систем
- Тема 1.3. Класифікація мереж, клієнтів, операторів і послуг зв’язку
- Тема 1.4. Стисла характеристика існуючих телекомунікаційних технологій
- Тема 1.5. Вимоги до сучасних і перспективних ТКС
- Тема 1.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 2. Мережі зв’язку наступного покоління: архітектура, основні характеристики й послуги
- Тема 2.1. Визначення й характеристика основних можливостей NGN
- Тема 2.2. Інфокомунікаційні послуги. Особливості послуг зв’язку наступного покоління
- Тема 2.3. Багаторівнева архітектура й функціональний склад NGN
- Тема 2.4. Перспективи концепції NGN
- Тема 2.5. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 3. Стандартизація мережних протоколів і телекомунікаційного обладнання
- Тема 3.1. Відкриті системи та їх взаємодія
- Тема 3.2. Основні організації зі стандартизації мережевих рішень
- Тема 3.3. Еталонна модель взаємодії відкритих систем
- 3.3.1. Багаторівневий підхід і декомпозиція задачі мережної взаємодії
- 3.3.2. Інтерфейс, протокол, стек протоколів
- 3.3.3. Загальна характеристика моделі OSI
- 3.3.4. Фізичний рівень. Функції й приклади протоколів
- 3.3.5. Канальний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.6. Мережний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.7. Транспортний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.8. Сеансовий рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.9. Представницький рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.10. Прикладний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.11. Поділ ЕМВВС на мережонезалежні і мережозалежні рівні
- Тема 3.4. Стандартні стеки мережних протоколів
- 3.4.1. Стек протоколів OSI
- 3.4.2. Стек протоколів TCP/IP
- 3.4.3. Стек протоколів IPX/SPX
- 3.4.4. Стек протоколів NetBIOS/SMB
- 3.4.5. Стек протоколів технології Х.25
- 3.4.6. Стек протоколів технології Frame Relay
- 3.4.7. Стек протоколів технологій B-ISDN та АТМ
- 3.4.8. Сімейство протоколів DECnet
- 3.4.9. Мережна модель DoD
- 3.4.10. Зв’язок стандартів IEEE 802 з моделлю OSI
- 3.4.11. Стек протоколів мереж наступного покоління
- Тема 3.5. Стандартизація мережного обладнання
- Тема 3.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 4. Лінії зв’язку
- Тема 4.1. Фізичні параметри середовищ поширення електромагнітних хвиль
- Тема 4.2. Загальні відомості про лінії зв’язку
- Тема 4.3. Основні властивості кабельних ліній зв’язку
- Тема 4.4. Металеві лінії зв’язку
- Тема 4.5. Теорія волоконних світловодів
- Тема 4.6. Властивості неоднорідних ліній
- Тема 4.7. Конструкції кабелів зв’язку
- Тема 4.8. Електромагнітні впливи в лініях зв’язку
- Тема 4.9. Структуровані кабельні системи
- Тема 4.10. Атмосферний лазерний зв’язок
- Тема 4.11. Особливості радіоліній, радіорелейних і супутникових ліній зв’язку
- 4.11.1. Загальні принципи побудови радіоліній зв’язку
- 4.11.2. Поширення радіохвиль у радіолініях зв’язку
- 4.11.3. Особливості поширення радіохвиль у радіорелейних лініях зв’язку
- 4.11.4. Особливості поширення радіохвиль у супутникових лініях зв’язку
- 4.11.5. Особливості побудови радіоліній зв’язку
- 4.11.6. Загальні характеристики побудови супутникових ліній зв’язку
- 4.11.7. Зони бачення для ССЗ
- 4.11.8. Статистична структура сигналів СЛЗ
- 4.11.9. Основні складові систем супутникового зв’язку
- 4.11.10. Методи організації супутникового зв’язку
- 4.11.11. Обґрунтування щодо вибору параметрів апаратури при проектуванні радіорелейних ліній
- 4.11.12. Вибір енергетичних характеристик радіорелейних ліній
- 4.11.13. Стійкість функціонування радіорелейних ліній
- Тема 4.12. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 5. Способи формування групових сигналів
- Тема 5.1. Стисла характеристика способів формування групових сигналів
- Тема 5.2. Способи формування аналогових групових сигналів
- Тема 5.3. Способи формування цифрових групових сигналів
- Тема 5.4. Об’єднання синхронних цифрових потоків
- Тема 5.5. Об’єднання асинхронних цифрових потоків
- Тема 5.6. Об’єднання низькошвидкісних потоків
- Тема 5.7. Кодове ущільнення сигналів
- Тема 5.8. Види сигналів у системах з кодовим поділом
- Тема 5.9. Технологія спектрального ущільнення
- Тема 5.10. Формування групового сигналу з використанням IP-технологій
- Тема 5.11. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 7. Методи розподілу інформації
- Тема 7.1. Загальні положення
- Тема 7.2. Системи розподілу в мережах наступного покоління
- Тема 7.3. Системи комутації каналів
- 7.3.1. Вимоги до систем комутації ISDN
- 7.3.2. Структура вузла комутації каналів ISDN
- 7.3.3. Принцип роботи цифрового комутаційного поля типа ПВП
- 7.3.4. Загальні вимоги до комутаційних систем у Ш-ЦМІО
- 7.3.5. Вибір комутаційної технології для Ш-ЦМІО
- 7.3.6. Системи комутації для АТМ
- 7.3.7. Архітектура й характеристики комутаційних систем на базі швидкої комутації пакетів (ШКП)
- Тема 7.4. Комутаційні системи в NGN
- Тема 7.5. Системи комутації Ш-ЦМІО на базі асинхронного режиму доставки (АТМ)
- Тема 7.6. Пропускна здатність систем розподілу інформації
- 7.6.1. Основні положення пропускної здатності систем розподілу інформації
- 7.6.2. Пропускна здатність повнодоступного пучка із втратами найпростішого потоку викликів
- 7.6.3. Пропускна здатність повнодоступного пучка із втратами примітивного потоку викликів (потоку ВОКД)
- 7.6.4. Розрахунок імовірності умовних втрат і середнього часу очікування при випадковій тривалості обслуговування
- 7.6.5. Потік з повторними викликами
- Тема 7.7. Способи розподілу навантаження в мережах зв’язку
- Тема 7.8. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 8. Системи синхронізації
- Тема 8.1. Види синхронізації, їхня роль, місце й завдання у сучасних цифрових системах зв’язку
- Тема 8.2. Фазова (частотна) синхронізація
- Тема 8.3. Тактова (символьна) синхронізація
- Тема 8.4. Джитер і вандер цифрових сигналів
- Тема 8.5. Циклова (кадрова) синхронізація
- Тема 8.6. Мережна синхронізація цифрового зв’язку
- Тема 8.7. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 9. Системи сигналізації
- Тема 9.1. Види і склад сигналів
- Тема 9.2. Класифікація протоколів сигналізації
- Тема 9.3. Внутрішньосистемна сигналізація в ЦСК
- Тема 9.4. Особливості сигналізації в стиках V.5
- Тема 9.5. Абонентська сигналізація
- Тема 9.6. Обладнання сигналізації сучасних ЦСК
- Тема 9.7. Специфічні особливості українських систем сигналізації
- Тема 9.8. Методологія специфікації та опису систем сигналізації
- Тема 9.9. Цифрова багаточастотна сигналізація R2D
- Тема 9.10. Загальноканальна система сигналізації № 7
- Тема 9.11. Сигналізація DSS1
- Тема 9.12. Сигналізація на корпоративних мережах
- Тема 9.13. Сигналізація на мережах з комутацією пакетів
- Тема 9.14. Сигналізація на мережі B-ISDN/ATM
- Тема 9.15. Сигналізація в мережі ІР-телефонії
- Тема 9.16. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 10. Технології та протоколи управління в ТКС
- Тема 10.1. Зміст задач управління в мережах наступного покоління
- Тема 10.2. Підсистема управління послугами
- Тема 10.3. Підсистема контролю й управління мережею
- Тема 10.4. Підсистема мережного управління на рівнях транспорту й доступу
- 10.4.1. Базова архітектура управління на рівнях транспорту й доступу ТКС
- 10.4.2. Класифікація й маркування пакетів трафіка
- 10.4.3. Управління інтенсивністю трафіка
- 10.4.4. Управління чергами на мережних вузлах
- 10.4.5. Маршрутизація: мета, основні задачі й протоколи
- 10.4.6. Сигнальні протоколи резервування мережних ресурсів
- 10.4.7. Функції управління канального рівня щодо забезпечення QoS
- 10.4.8. Рівні якості обслуговування й відповідні їм моделі обслуговування
- Тема 10.5. Перспективи розвитку технологій мережного управління
- Тема 10.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 11. Конвергенція в телекомунікаційних системах
- Тема 11.1. Конвергенція в ТКС: історія, мета та задачі
- Тема 11.2. Види конвергенції
- Тема 11.3. Приклади рішень щодо конвергенції в системах телекомунікацій
- Тема 11.4. Якість конвергентних послуг
- Тема 11.5. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 12. Методи забезпечення інформаційної безпеки об’єктів телекомунікаційної системи
- Тема 12.1. Основні терміни та поняття у сфері інформаційної безпеки
- Тема 12.2. Основні підходи до забезпечення інформаційної безпеки
- Тема 12.3. Криптографічний захист інформації
- Тема 12.4. Використання механізму електронного цифрового підпису
- Тема 12.5. Технічний захист інформації
- Тема 12.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 13. Електроживлення телекомунікаційних систем зв’язку
- Тема 13.1. Загальні положення
- Тема 13.2. Системи електроживлення підприємств електрозв’язку
- Тема 13.3. Типове обладнання електроустановок підприємств електрозв’язку
- Тема 13.4. Дистанційне електроживлення
- Тема 13.5. Джерела безперебійного живлення (ДБЖ)
- Тема 13.6. Електромагнітна сумісність джерел електроживлення
- Тема 13.7. Перспективи розвитку електроживлення ТКС
- Тема 13.8. Контрольні запитання та завдання
6.6.6. Боротьба з багатопроменевістю в радіолініях доступу
У радіолініях доступу стільникового, транкінгового, пейджингового зв’язку, в технологіях Wi-Fi, Wi-Max за рахунок пересування об’єктів зв’язку, рухів навколишніх предметів, людей виникають швидкі завмирання сигналів, викликані багатопроменевістю, повторним відбиттям від рухомих предметів. Для мінімізації впливів багатопроменевості використовують низку заходів (кодування з перестановкою, плаваючий поріг прийому тощо). Незважаючи на це, все ж виникають втрати сигналу і короткочасні або тривалі втрати зв’язку. Періоди цих втрат складають від часток секунд до декількох секунд. Досвід свідчить, що статистична структура таких завмираючих сигналів різна в різних точках простору, а їх поляризація — випадково змінюється. Цей факт може бути використаний для підвищення надійності зв’язку. Він дає змогу рекомендувати методи рознесеного прийому по простору і (або) по поляризації.
З теорії зв’язку відомо, що рознесений прийом тим ефективніший, чим незалежнішими будуть сигнали в рознесених каналах. Приклад завмираючих сигналів подано на рис. 6.6.10.
Рис. 6.6.10. Фрагменти амплітуд прийнятих сигналів у рознесених каналах
З рисунка видно, якщо в окремих каналах 1 і 2 є глибокі, майже до рівня нуля завмирання амплітуди сигналу, зате в сумарному каналі ці завмирання вже помітні значно менше. Із збільшенням кількості незалежних гілок рознесення вдається не тільки мінімізувати вплив завмирань, але й підняти рівень регулярної складової прийнятого сигналу. Відомі приймальні пристрої тропосферного зв’язку, і де реалізовано 16-кратне рознесення за різними фізичними параметрами, де в кожному з каналів регулярна складова відсутня, а флуктуаційна перебуває на рівні власних шумів. Після синфазного складання й оптимального зважування (6.6.9) вдається одержати результуючий сигнал SΣ(t), який містить регулярну складову з рівнем 20 дБ і більше, що дозволяє вести стійкий прийом.
Таким чином, виникає три важливих завдання. Перше завдання: отримання декількох (двох або більше) незалежних реалізацій прийнятого сигналу. Для цього можуть бути використані два сигнали, які прийняті ортогонально поляризованими антенами, два або більше сигналів, прийнятих у різних точках простору, що рознесені на відстані d≥(10...100)λ, сигнали рознесені за частотою на інтервал f≥1...1,5 МГц. Метод рознесення за кутом надходження сигналу лише згадується в літературі, він ніде реалізований не був. Рознесення за часом використовується, проте в діалогових технологіях воно також не ефективне через надмірні затримки. На рис. 6.6.11 подано різні варіанти просторового рознесення на передачі, на прийомі, на прийомі і передачі одночасно.
Рис. 6.6.11. Можливі схеми множинного прийому сигналів: а — при n-антенах на передачі; б — при m-антенах на прийомі; в — при n-антенах на передачі і m— на прийомі
Друге завдання: складання рознесення сигналів. Воно може бути вирішено або з урахуванням (при синфазному складанні), або без урахування фази носійної частоти (так зване додетекторне і післядетекторне складання). Синфазне складання більш ефективне. Так, при складанні 2-х сигналів з напругою U1 і U2 що різняться за фазою на кут φ одержуємо сумарну потужність:
PΣ ≈ (U1 + U2)2 = U12 + U22 + 2U1U2cosφ. | (6.6.19) |
Очевидно, при синфазному складанні, коли cosφ = 0, одержуємо PΣ ≈ P1 + P2 + 2P1 = 4P0. Якщо фазу не враховувати, то третій доданок необхідно відкинути і PΣ ≈ 2 P.
Незважаючи на втрату потужності вдвічі післядетекторне складання (без урахування фази) використовують там, де необхідно максимально спростити схемні рішення. Синфазне ж складання (додетекторне) вимагає додаткових схемотехнічних рішень зі синхронізації високочастотних складових сигналів.
Третє завдання: визначення вагових коефіцієнтів складових сигналів, оскільки від цього значною мірою залежить відношення сигнал/шум результуючого сигналу SΣ. Так, можна скласти всі сигнали з однією і тією ж вагою, наприклад wi = 1 для всіх гілок рознесення (так зване лінійне складання). У цьому разі ті гілки, де сигнал малий, дадуть внесок лише в зростання рівня шуму. Інше рішення: можна кожний момент часу вибирати лише одну гілку, де корисний сигнал максимальний (так званий автовибір), але при цьому будуть відкинуті гілки, де сигнали дещо менші, і вони могли б дати додатний внесок у загальний підсумок.
Можна показати, що найкращим, оптимальним буде складання з вагою wi, пропорційною рівню корисного сигналу в кожному i-каналі (так зване квадратичне складання). У цьому разі (6.6.9) має вигляд
![]() | (6.6.20) |
де wi = Si(K)(t).
Відома безліч методів розв’язання зазначених 3-х завдань. Наведемо одне, найпопулярніше, де розв’язання 2-ї і 3-ї задач об’єднується в одну загальну задачу. На рис. 6.6.12 подано загальну схему цього розв’язання.
Рис. 6.6.12. Алгоритм квадратичного складання когерентних сигналів S1 та S2 (без урахування квадратурних компонент)
Зважування сигналів S1 і S2 відбувається в перемножувачах m1 і m2, на другий вхід якого подається перетворений на нульову частоту сигнал, отриманий на виходах перетворювачів Пр1 або Пр2. Синфазність досягається тим, що сигнал SΣ(ω) з виходу суматора Σ управляє фазою опорного сигналу перетворювачів. На рис. 6.6.13 подано більш розгорнуту схему (з урахуванням квадратурних компонент). Із рис. 6.6.13 видно, що рівень вихідного сигналу відповідного перетворювача квадратури залежатиме від співвідношення фаз опорного і квадратурного сигналів. Таким чином, на виході суматора формується погоджена з квадратурними компонентами загальна для всіх каналів фаза.
Рис. 6.6.13. Алгоритм квадратичного складання когерентних сигналів S1(ω) та S2(ω) з урахуванням квадратурних компонент S1C(ω), S1S(ω), S2C(ω), S1S(ω)
Ефективність прийому рознесених сигналів залежить від кількості гілок, які розносяться (із збільшенням кількості якість прийому зростає). Вона зростає також залежно від того, наскільки незалежні сигнали в цих гілках рознесення.
На рис. 6.6.14 подано графіки ймовірності помилкового прийому Pn одиночного символу від співвідношення сигнал/шум (h2) для різної кратності рознесеного прийому.
Рис. 6.6.14. Графіки достовірності прийому сигналу при різній кількості гілок рознесення
З графіка випливає, що найбільший внесок додає перехід від одиночного (n = 1) до (n = 2) двократного прийому, всі подальші додавання гілок рознесення дають додатний внесок, але все менший.
На рис. 6.6.15 подано графіки Pn для прийому сигналів у двох гілках рознесення з різним коефіцієнтом кореляції r.
Рис. 6.6.15. Графіки Pn для прийому сигналів у двох гілках рознесення з різним коефіцієнтом кореляції r
З графіків видно, що прийом некорельованих (r = 0) рознесених сигналів дає значний виграш по відношенню до корельованих (r = 1). Навіть у каналах з досить високою кореляцією (r = 0,5) цей виграш є значним. Таким чином, рознесений прийом має сенс використовувати навіть у тих випадках, коли між рознесеними каналами є значна кореляція.
Різновидом методу рознесеного прийому є використання широкосмугових сигналів (ШСС), серед яких найбільшого поширення набули методи прямого розширення спектра (DSSS — Direct Sequence Spread Spectrum) та сигнали з перескоками частоти (ППРЧ — псевдовипадкові перескоки робочої частоти), (FHSS — Frequency Hopping Spread Spectrum). Ці сигнали використовуються в системах Wi-Fi, зокрема вони рекомендовані в стандартах ІЕЕЕ 802.11.
За останні роки все більше фірм, зайнятих виготовленням телекомунікаційного обладнання, а також вчені, фахівці звертають увагу на необхідність використання просторово-поляризаційних ресурсів для забезпечення якості вирішення задач доступу в різних технологіях, що погоджуються з концепцією створення фіксовано-мобільних систем (FMS).