13.1. МОДЕЛЬ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ СВЯЗИ С ШИРОКОПОЛОСНЫМИ СИГНАЛАМИ

Блок-схема рис. 13.1.1 иллюстрирует базовые элементы цифровой системы связи с широкополосными сигналами для передачи двоичных сообщений.

Рис. 13.1.1. Модель цифровой системы связи с широкополосным каналом

Канальный кодер, декодер, модулятор и демодулятор являются базовыми элементами системы, которые были обсуждены в главах 5, 7 и 8. В дополнение к этим элементам мы имеем два идентичных генератора псевдослучайных образцов. Один коммутируется с модулятором на передающем конце, а второй коммутируется с демодулятором на приемном конце. Генератор генерирует псевдослучайные и псевдошумовые (ПШ) двоичные последовательности, которые вводятся в передаваемый сигнал модулятором и удаляются из принимаемого сигнала демодулятором.

Для демодуляции требуется синхронизация ПШ последовательности, генерируемой на приёме, с ПШ последовательностью, содержащейся в принимаемом сигнале. Первоначально до передачи информации, синхронизация может быть достигнута передачей фиксированного псевдослучайного образца, который приемник должен узнать в присутствии интерференции с высокой вероятностью. После того, как синхронизация во времени генераторов обеспечена, может начинаться передача информации.

Интерференцию в информационный канал вводит канал. Характеристики этой интерференции зависят в большой степени от ее происхождения. Она классифицируется как широкополосная или узкополосная относительно полосы частот информационного сигнала и как непрерывная или импульсная (не непрерывная) во времени. Для примера, сигнал глушения может состоять из одной или более синусоид в полосе, используемой для передачи информации. Частоты синусоид могут оставаться фиксированными или они могут меняться во времени согласно некоторому закону. Как второй пример, интерференция, создаваемая в CDMA другими пользователями канала, может быть широкополосной или узкополосной в зависимости от типа спектра сигнала, который используется для достижения множественного доступа. Если интерференция широкополосная, ее можно характеризовать как эквивалентный АГБШ. Мы хотим рассмотреть этот вид интерференции и некоторые другие в последующих разделах.

Наша трактовка широкополосных сигналов будет сконцентрирована на качестве цифровых систем связи в присутствии широкополосной и узкополосной интерференции. Рассматривается два вида модуляции ФМ и ЧМ. ФМ предполагается к применению, когда поддерживается фазовая когерентность между передаваемым и принимаемым сигналами на временном интервале, который относительно большой по сравнению с обратной величиной полосы частот сигнала. С другой стороны, предполагается к применению ЧМ, когда физически когерентность не может быть поддержана из-за изменений во времени характеристик линии. Это может быть случай линии связи между двумя высокоскоростными самолетами или между высокоскоростным самолетом и неподвижной станцией.

ПШ последовательность, генерируемая у модулятора, используется в соединении с ФМ модуляцией для псевдослучайного сдвига фазы ФМ сигнала, как описано в разделе 13.2. Результирующий моделированный сигнал назван прямой последовательностью (ПП, DS – direct sequence) или псевдошумовым (ПШ) широкополосным сигналом. Если Пш последовательность использовать в соединении с двоичной или -ичной  ЧМ, то псевдослучайные последовательности выбирают частоту передаваемого сигнала псевдослучайно. Результирующий сигнал называется в этом случае широкополосным сигналом со скачками частоты (СЧ, FH – frequency hopped). Хотя вкратце будут описаны некоторые другие типы широкополосных сигналов, акцент в нашем рассмотрении делается на широкополосный сигнал ПШ и ПЧ.