Метод частотного уплотнения несущих

Метод частотного уплотнения несущих(т6-4)

Адрес

http://90.189.213.191:4422/temp/nkpsis/tema_tec_tc23/lek19/lek19.doc инд: 2-124-6-19 Примеры

Разделы

1 Межсимвольные искажения, защита от них.

2 Определение параметров сигнала OFDM, спектр OFDM.

3 Функциональные схемы модулятора и демодулятора.

Энергетический спектр сигнала должен быть как можно уже, в нем должна отсутствовать постоянная составляющая, и ослаблены низкочастотные и высокочастотные составляющие.

Причем желательно, чтобы максимум спектра лежал в области низких частот, что позволяет увеличить длину участка регенерации, так как в области более высоких частот затухание кабеля увеличивается.

Типичная ошибка

Наиболее неприятным результатом искажений импульсов в каналах связи является то, что переходный процесс от одного импульса обычно не завершается к моменту прихода следующего. Импульсы на выходе канала связи накладываются друг на друга, искажаясь еще больше. Взаимные искажения, возникающие в результате наложения импульсов, называют межсимвольной интерференцией.

Прямоугольный импульс, поданный на вход канала связи, в результате искажений, обусловленных ограниченностью полосы пропускания канала связи, и межсимвольной интерференции может иметь на выходе максимальное значение, меньшее чем у входного импульса, что уменьшает отсчетное значение, повышает чувствительность к шумам и помехам и увеличивает вероятность ошибки в определении отсчетного уровня.

Показаны разные варианты фильтров при прохождении импульсных сигналов

Второй вариант сигналов с разными фильтрами

Для оценки влияния межсимвольных искажений в случае передаваемых последовательностей двоичных знаков прибегают к глазковым диаграммам. По глазковой диаграмме можно определить вертикальное раскрытие глазка и связанное с ним максимальное отклонение значений принятого сигнала в моменты отсчета. Горизонтальное раскрытие глазка определяет краевые искажения.

Искажения формы принятых импульсов, зафиксированные глазковой диаграммой, зависят как от граничной величины полосы частот канала связи и формы его частотной характеристики, так и от скорости передачи данных. Чем уже полоса и чем больше скорость передачи, тем больше искажения импульса. Какие искажения признать допустимыми и какую установить скорость передачи данных зависит от требований, предъявляемых к системе связи, и от уровня помех в канале связи. Если, например, принять, что для минимизации искажений полоса канала связи должна быть в 10 раз больше частоты первого нуля в амплитудном спектре прямоугольного импульса, то за время T в полосе 10/T будет передан один двоичный знак.

Для оценки канала связи вводят так называемую спектральную эффективность. Сколько бит в секунду предается в полосе несущей на 1 Гц. Размерность (Бит/с)/Гц или bps/Hz.

Однако при этом всегда оговаривается для какого отношения энергии бита к энергии шума в полосе пропускания при вероятности ошибки 10е-5 (1 ошибка на 100000 бит потока).

Пропускная способность линии связи зависит не только от ее характеристик, таких как амплитудно-частотная характеристика, но и от спектра передаваемых сигналов. Если значимые гармоники сигнала (то есть те гармоники, амплитуды которых вносят основной вклад в результирующий сигнал) попадают в полосу пропускания линии, то такой сигнал будет хорошо передаваться данной линией связи и приемник сможет правильно распознать информацию, отправленную по линии передатчиком. Если же значимые гармоники выходят за границы полосы пропускания линии связи, то сигнал будет значительно искажаться, приемник будет ошибаться при распознавании информации, а значит, информация не сможет передаваться с заданной пропускной способностью.

Можно сравнить наглядно, как сигналы 20000bps проходят через разные типы фильтров с полосой пропускания 8750Гц (выше) 5000Гц (ниже).

Функциональные схемы демодуляторов

В системах широкополосного беспроводного доступа (ШБД) основным разрушающим фактором для цифрового канала являются помехи от многолучевого приема. Этот вид помех весьма характерен для эфирного приема в городах с разноэтажной застройкой из-за многократных отражений радиосигнала от зданий и других сооружений.

Радикальным решением этой проблемы является применение технологии ортогонального частотного мультиплексирования OFDM, которая специально разработана для борьбы с помехами при многолучевом приеме. Разновидность технологи - метод COFDM (сочетание канального кодирования, аббревиатура C, и OFDM) - хорошо известен и широко используется в цифровых системах радиовещания в Европе, Канаде и Японии.

При OFDM последовательный цифровой поток преобразуется в большое число параллельных потоков (субпотоков), каждый из которых передается на отдельной несущей (см. рисунок).

Модулятор.

На вход модулятора поступает цифровой сигнал, обрабатываемый словами по N*M бит, где N - количество информационных несущих, M - количество бит, передаваемых на одной несущей (например при использовании битовых карт КАМ64 M=lg264=6).

После этого, происходит преобразование из последовательного кода в параллельные N посылок по M бит, которые модулируются согласно битовым картам, выходной сигнал с которых (X0, X1,... Xn-2, Xn-1) поступает на вход обратного дискретного преобразователя Фурье (FFT-1), где путем преобразования входных значений из спектральной во временную область производится OFDM модуляция.

Получившиеся на выходе обратного FFT квадратурные составляющиеся переводятся из цифровой в аналоговую форму и переносятся в область радиочастот умножением на квадратурные составляющие сигнала с генератора радиочастоты, и полученный сигнал радиочастоты передается в эфир.

Демодулятор.

В демодуляторе сигнал сначала разделяется на квадратурные составляющие и переносится в область низких частот путем перемножения на квадратурные составляющие сигнала с генератора радиочастоты. После этого квадратурные составляющие фильтруются и поступают на аналого-цифровой преобразователь.

Цифровые квадратурные сигналы поступают на прямой преобразователь Фурье (FFT), где в результате дискретного преобразования Фурье они демодулируюся и на выходе и образуют N посылок (Y0, Y1,.. Yn-2, Yn-1, переводящихся в детекторах бит в N потоков по M бит, после чего собираются в цифровой поток s[n] преобразованием параллельного потока в последовательный.

Контрольные вопросы по теме «Метод частотного уплотнения несущих» ответы представлять в формате Word документа и отвечать без использования технических средств.

Дайте определение «межсимвольных искажений» пояснить выражение «глазковой диаграммы»
Рассказать по функциональной схеме работу модулятора OFDM. Пояснить спектры приема и передачи.
Рассказать по функциональной схеме работу демодулятора OFDM Пояснить спектры приема и передачи.
Показать на осциллографе Протеус-7 «глазковую диаграмму» сигнала. Сигнал выбрать самостоятельно.
Показать в системе Протеус-7 спектры прямоугольных сигналов (меандр) F1 и F2 из варианта

F1=Nпо_списку*1кгц+1кгц , F2= F1+5кгц

Оценка =3- 3 ответа, оценка =4 -4 ответов, 5=все ответы

Электронные источники:

Подготовил Шабронов А.А. тс +7-913-905-8839 shabronov@ngs.ru