Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей.

В.В.Копейкин

В работе рассмотрена история развития радиотехники исходя из убеждений применяемых типов радиосигналов и приведено описание сверхширокополосной системы передачи инфы с кодовой несущей. Свойства системы по скорости передачи, помехозащищенности и скрытности близки к теоретически-предельным, которые следуют из аксиомы Шеннона.

Введение

В 1949 г. вышла работа К.Шеннона «Связь при наличии Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей. шума», в какой он изучил предельно-возможную пропускную способность канала связи. В этой работе была сформулирована именитая аксиома, которую мы воспроизводим по [1]:

«Пусть - средняя мощность передатчика и пусть помеха есть белоснежный шум с мощностью в полосе частот . Применяя довольно сложную систему кодировки, можно передавать двоичные числа со скоростью

(1)

со Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей. сколь угодно малой частотой ошибок. Никакой способ кодировки не допускает передачи с большей скоростью при произвольно малой частоте ошибок».

Под словом «кодирование» тут предполагаются временные функции, играющие роль сигналов, либо носителей инфы, при помощи которых передаются бинарные данные, слова «достаточно непростая система кодирования» выделяют из их только те функции (либо Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей. сигналы) продолжительности , для которых база , так как только они владеют наибольшим количеством вероятных композиций.

На данный момент такие сигналы в радиосвязи именуются шумоподобными (ШПС), либо сигналами с распределенным диапазоном (spread spectrum signals).

Систему передачи двоичных данных без ошибок со скоростью принято именовать безупречной. Такая система не может быть Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей. реализована ни при каком конечном процессе кодировки, но приблизиться к ней может быть с хоть какой наперед данной конечной точностью.

По мере приближения к лимиту методом кодировки сигнала:

1) частота ошибок стремится к нулю;

2) передаваемый сигнал по своим статистическим свойствам приближается к белоснежному шуму;

3) база сигнала стремится к бесконечности;

4) требуемые Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей. задержки (т.е. длина кода) в передатчике и приемнике неограниченно растут;

5) пороговый эффект в формуле (1) становится все более резким.

Основной вывод, который следует из аксиомы Шеннона – это то, что безупречным переносчиком инфы, либо несущей функцией сигнала, является любым методом помеченный белоснежный шум, т.е. псевдослучайная функция с равномерной спектральной плотностью.

Разглядим Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей. пример расчета черт системы передачи данных, приведенный в [2], который показывает одну из очень принципиальных особенностей широкополосных шумоподобных сигналов – способность работать «под шумами», т.е. при соотношениях сигнал/шум меньше единицы.

Перепишем (1), выразив двоичный логарифм через натуральный.

(2)

Для малых соотношений сигнал/шум, к примеру, для , формулу (2) можно упростить

(3)

использовав только 1-ый член Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей. разложения логарифмической функции в ряд Тейлора

Из (3) следует выражение для нужной полосы частот, чтоб обеспечить пропускную способность широкополосного канала с малой величиной ошибок при данном уровне «маскировки» под шумами

(4)

Пусть, к примеру, мощность шумовой помехи будет в 100 раз больше мощности сигнала, а скорость передачи в канале – 3 kbps. Используя (4), находим, что Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей. канал связи обязан иметь наименьшую полосу

Другой очень принципиальной особенностью шумоподобных систем является возможность до теоретического предела «уплотнить» радиоэфир по сопоставлению со всеми известными методами разделения каналов. При увеличении суммарной пропускной возможности широкополосных каналов с кодовым разделением, суммарная мощность сигналов остается прежней. Либо, напротив, при сохранении общей пропускной возможности каналов Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей., результирующая мощность сигналов в эфире существенно миниатюризируется.

Для сопоставления разглядим стандартную узкополосную систему с частотным разделением каналов, использующую бинарную фазовую модуляцию монохроматической несущей. Пусть в частотном спектре размещено передающих радиостанций с полосой частот . Любая станция испускает сигнал мощностью в полосе частот , а мощность шумовой помехи в Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей. этой полосе составляет величину .

Для стойкости работы узкополосной системы соотношение сигнал/шум в каждом частотном канале, обеспечивающее нужное качество связи, определяемое количеством ошибок, обычно, должно быть более 100. В данном случае пропускная способность 1-го канала равна полосе этого канала, т.е. . Общая скорость передачи всех узкополосных каналов, занимающих спектр частот равна

(5)

Пусть в том Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей. же частотном спектре работает широкополосных радиостанций с кодовым разделением каналов, стопроцентно занимающих весь спектр и имеющих ту же суммарную мощность сигналов . Мощность помехи в широкополосном канале составит величину .

В согласовании с аксиомой Шеннона (1), общая пропускная способность каналов с кодовым разделением при соотношении составит величину

(6)

Реально выигрыш может быть существенно больше Сверхширокополосная система связи с кодовой несущей., беря во внимание тот факт, что частотное разделение каналов непременно просит защитных частотных промежутков меж каналами, а нужное соотношение сигнал/шум для качественной передачи данных нередко бывает больше 100.


sverhurochnie-raboti-kak-pravilo-ne-dopuskayutsya-sverhurochnimi-schitayutsya-raboti-sverh-ustanovlennoj-prodolzhitelnosti-rabochego-dnya-stati-52-53-i-61.html
sverhzadacha-menedzhera-sozdanie-u-podchinennih-osoznavaemih-vnutrennih-motivov-to-est-zhelaniya-vipolnit-postavlennuyu-zadachu-nailuchshim-obrazom.html
sverka-kategorij-finansovih-instrumentov-s-kategoriyami-ocenki-otchet-o-pribilyah-i-ubitkah-3-buhgalterskij-balans-4.html