4. СИСТЕМЫ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ

4.1. Многоканальные системы связи с кодовым разделением абонентов и системы сигналов

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

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 частотное уплотнение и разделение (ЧР) и кодовое уплотнение и разделение (КР).

При ЧР каждому абоненту отводится свой частотный интервал (абонентская полоса частот) в пределах общей полосы частот. 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 т. е.

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

При ЧР реальная ширина абонентской полосы Кроме того, при малой активности абонентов число активных абонентов

намного меньше максимального числа активных абонентов в системе при этом 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 MAC с КР получили название асинхронных адресных систем связи (ААСС).

Началом исследований по кодовому уплотнению и разделению можно с полным основанием считать работу Д. В. Агеева [3], 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 ААСС имеют место взаимные помехи, которые являются 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.

Как отмечалось ранее, ААСС основаны на использовании кодового уплотнения и разделения абонентов (КР). При этом требуемое для ААСС 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 ААСС велико, то выбор сигналов является главным вопросом при разработке ААСС.

Именно поэтому в настоящее время чрезвычайно актуальной остается проблема построения систем ШПС. Системой сигналов называется множество сигналов, определяемых единым правилом построения (алгоритмом). Если число сигналов в системе равно то называется объемом системы сигналов. Принято сравнивать объем системы сигналов с базой ШПС В. Различают малые системы сигналов с нормальные (ортогональные или квазиортогональные) системы сигналов с большие системы сигналов с

Большинство известных систем сигналов являются малыми или нормальными. Для современных систем связи необходимо

иметь системы ШПС, объем которых экспоненциально зависит от базы, т. е.

где — некоторые постоянные. Если такой закон реализовать нельзя (таких систем в настоящее время нет), то необходимо реализовать большие системы, объем которых растет по степенному закону, т. е.

где постоянные, причем

Сигналы, входящие в систему, должны обеспечивать минимально возможный уровень взаимных помех, который в основном определяется допустимым уровнем максимальных пиков взаимокор-реляционных функций

где а — пик-фактор ВКФ, в общем случае зависящий от В. Чем меньше а, тем лучше корреляционные свойства.

В настоящее время еще не существует алгоритмов построения больших систем ФМ сигналов, у которых пик-фактор КФ достигал бы значений нескольких единиц. Например, если то может оказаться необходимой система с . Но такие системы пока что неизвестны, хотя факт их существования не отрицается. Именно поэтому в настоящее время существует следующая нерешенная проблема — разработка алгоритмов построения больших систем ФМ ШПС с хорошими корреляционными свойствами. Алгоритмы построения систем ФМ сигналов должны быть детерминированными, поскольку сигналы должны быть известными в точке приема.