Глава 4. АСИНХРОННЫЕ АДРЕСНЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

4.1. Кодовое уплотнение и разделение абонентов в асинхронных адресных системах

Многоканальные автономные системы (MAC) передачи информации служат для обеспечения обмена информацией между абонентами, когда по некоторым причинам нельзя применять централизованное объединение абонентов. Такими причинами могут быть размещение абонентов на большой территории, случайность размещения абонентов, большие скорости движения абонентов, небходимость обеспечения большей надежности и живучести по сравнению с многоканальными централизованными системами (МЦС) и

В этих случаях MAC может быть только асинхронной по времени, так как осуществить синхронизацию в перечисленных случаях практически невозможно. По этой причине в MAC нашли применение только частотное уплотнение и разделение (ЧР) и кодовое уплотнение и разделение (КР).

При ЧР, как это было отмечено ранее, каждому абоненту отводится свой частотный интервал (абонентская полоса частот) в пределах общей полосы частот [98, 159]. В этом случае передатчики и

приемники пары абонентов, ведущих обмен информацией, должны быть настроены на частоты выделенных интервалов. Поскольку другие абоненты в этих частотных интервалах не работают, то прием информации осуществляется без взаимных помех. Максимальное число активных абонентов в системе равно общему числу абонентов и определяется как отношение ширины общей полосы частот к ширине абонентской полосы

Если все абоненты работают одновременно, а ширина абонентской полосы равна ширине спектра передаваемого сообщения то согласно и отведенная полоса частот используется полностью. При этом число абонентов на единицу полосы максимально и равно

При ЧР реальная ширина абонентской полосы При этом в (3.17) коэффициент Кроме того, при малой активности абонентов число активных абонентов намного меньше максимального числа активных абонентов в системе т. е. При этом из формул в СПИ с ЧР общая полоса частот используется плохо.

С увеличением числа абонентов возникают серьезные трудности распределения полосы частот между ними. Следует заметить, что с некоторых пор число абонентских полос в большинстве диапазонов частот много меньше числа возможных абонентов. Для увеличения числа абонентов в системе связи целесообразно переходить к кодовому разделению.

Кодовое разделение основано на том, что каждому абоненту выделяется свой (абонентский) алфавит сигналов (или кодовых последовательностей), с помощью которого он передает информацию. Разделение возможно потому, что сигналы различных абонентов существенно отличаются по форме. При таком способе разделения передаваемая информация снабжается адресом, роль которого играют выделенные сигналы. Наличие адресов позволяет реализовать асинхронный режим совместной работы многих абонентов. По этой причине получили название асинхронных адресных систем (ААС) передачи информации.

Началом исследований по кодовому уплотнению и разделению можно с полным основанием считать работу Д. В. Агеева [1], опубликованную в 1935 г. В этой работе даны основы теории линейного разделения, осуществляемого при использовании линейно-независимых сигналов. При линейном разделении нет взаимных (междуканальных) помех. При кодовом разделении в ААС имеют место взаимные помехи, которые явгляются следствием одновременной работы абонентов в общей полосе частот. Однако при кодовом разделении можно так выбрать параметры сигналов, что уровень взаимных помех будет сколь угодно малым, т. е. обеспечить заданную помехоустойчивость.

Работа [1] осталась мало замеченной, так как она намного опередила требования техники того времени. Для обеспечения

асинхронной связи достаточно было использовать частотное разделение, при котором каждому абоненту отводился свой частотной канал.

После второй мировой войны оказалось, что диапазоны частот не беспредельны и частотное разделение не в состоянии обеспечить асинхронную радиосвязь с подвижными объектами. По этим причинам были начаты разработки первых ААС. Одна из них — радионавигационная система «Лоран» [219]. В дальнейшем было опубликовано несколько работ (например, [230]), но особого интереса они не вызвали. Внимание специалистов к ААС привлекла работа Костаса [202], в которой были отмечены основные особенности таких систем, в том числе и электромагнитная совместимость широкополосных и узкополосных СПИ. Затем появился ряд работ, в которых рассматривались как теоретические вопросы ААС, так и вопросы технического проектирования [9, 56—59, 62, 78, 96, 127, 149—151, 187, 193, 196, 198, 203, 204].

В это время было предложено большое число различных ААС, таких как «Phantom», «RADA», «RADAS», «RACEP» и др., предназначенных для работы как в наземных, так и в спутниковых системах связи. Этот период можно считать началом освоения ААС, так как их преимущества были очевидными, а недостатки казались несущественными. Появилось большое число работ, основные результаты которых нашли отражение в многочисленных обзорах и книгах [116, 120, 137, 217].

Со временем определились недостатки ААС. Это привело к ослаблению внимания к ААС и соответственно к сокращению числа публикуемых работ. Однако в последнее время вновь наблюдается усиленное внимание к ААС [79, 86, 106, 112, 125, 128, 129, 131, 145, 192, 197, 218, 221, 224, 226, 227]. Среди обычных наземных и спутниковых ААС особое внимание привлекает применение кодового разделения для решения проблем управления воздушным движением (УВД) и электромагнитной совместимости. В настоящее время ААС находят все более широкое применение, и области их применения, несомненно, будут расширяться.

Как отмечалось ранее, ААС основаны на использовании кодового уплотнения и разделения абонентов (КР). При этом требуемое для ААС число сигналов равно произведению числа абонентов на число сигналов в алфавите (полагаем, что все абоненты используют алфавиты одинакового объема). Минимальное число сигналов равно числу абонентов. Если число абонентов в ААС велико, то выбор сигналов является главным вопросом при разработке ААС. Решению этого вопроса посвящена в основном данная книга. Поэтому перейдем к рассмотрению кодового разделения.