Технология расширения спектра

На физическом уровне стандартом IEEE 802.11 предусмотрено два метода передачи:

· Технология широкополосной модуляции с расширением спектра методом прямой последовательности (DSSS) в диапазоне 2,4 ГГц;

· Технология расширения спектра путем скачкообразной перестройки частоты (FHSS) в диапазоне 2,4 ГГц, различающиеся способом модуляции, но использующие одну и ту же технологию расширения спектра.

Основной принцип технологии расширения спектра (Spread Spectrum, SS) заключается в том, чтобы от узкополосного спектра сигнала, возникающего при обычном потенциальном кодировании, перейти к широкополосному спектру, что позволяет значительно повысить помехоустойчивость передаваемых данных.

При потенциальном кодировании информационные биты 0 и 1 передаются прямоугольными импульсами напряжений.

При передаче прямоугольный импульс длительности T имеет спектр сигнала описываемого формулой

,

где - частота спектральной составляющей.

Несмотря на бесконечный спектр сигнала, наиболее весомые гармоники, вносящие значительный вклад в результирующий сигнал, сосредоточены в небольшой частотной области, ширина которой обратно пропорциональна длительности импульса.

Чем меньше длительность импульса, тем больший спектральный диапазон занимает такой сигнал. Для того чтобы повысить помехоустойчивость передаваемого сигнала (то есть увеличить вероятность безошибочного распознавания сигнала на приёмной стороне в условиях шума), используется метод перехода к широкополосному сигналу, при котором добавляется избыточность в исходный сигнал. Для этого в каждый передаваемый информационный бит встраивают определенный код, состоящий из последовательности так называемых чипов (см. рисунок 14).

Информационный бит, представляемый прямоугольным импульсом, разбивается на последовательность более мелких импульсов-чипов. В результате спектр сигнала значительно расширяется, поскольку ширину спектра можно с достаточной степенью точности считать обратно пропорциональной длительности одного чипа. Такие кодовые последовательности называют шумоподобными кодами. Наряду с расширением спектра сигнала, уменьшается и спектральная плотность энергии, так что энергия сигнала как бы рассредоточивается по всему спектру, а результирующий сигнал становится шумоподобным в том смысле, что его теперь трудно отличить от естественного шума.

Кодовые последовательности чипов обладают уникальным свойством автокорреляции. Под автокорреляцией понимается степень подобия функции самой себе в различные моменты времени. Если некоторая функция зависит от времени и эта зависимость выражается в виде функции f(t), то можно рассмотреть функцию в некоторый момент времени t0 и в момент времени t0+. Степень соответствия этих двух функций друг другу в различные моменты времени и называется автокорреляцией.

Рисунок 14. Изменение спектра сигнала при добавлении

шумоподобного кода

При этом можно подобрать такую последовательность чипов, для которой функция автокорреляции, отражающая степень подобия функции самой себе через определённый временной интервал, будет иметь резко выраженный пик лишь для одного момента времени. Таким образом, функция будет подобна самой себе только для одного момента времени и совсем не похожа на самоё себя для всех остальных моментов времени. Одна из наиболее известных (но не единственная) таких последовательностей - код Баркера длиной в 11 чипов: 11100010010. Коды Баркера обладают наилучшими среди известных псевдослучайных последовательностей свойствами шумоподобности, что и обусловило их широкое применение. Для передачи единичного и нулевого символов сообщения используются, соответственно, прямая и инверсная последовательности Баркера.

Для упрощенного вычисления автокорреляционной функции последовательности Баркера можно рассчитать разницу между числом совпадений и несовпадений между отдельными чипами последовательности при циклическом почиповом сдвиге относительно друг друга.

Перейти на страницу: 1 2 3

Другие публикации

Расчет характеристик САР
1. Изобразить принципиальную схему САР для заданного варианта. Составить функциональную схему САР. 2. По заданным в варианте статическим характер ...

Эксплуатационные измерения канального уровня
К группе измерений канального уровня можно отнести следующие группы измерений: - измерения параметров битовых ошибок; - измерения блоковых ошибок, в том числе о ...

Меню

Copyright @2020, TECHsectors.ru.