для выбора частоты, которая синтезируется синтезатором частоты. Сигнал на этой частоте смешивается с выходом модулятора и результирующий частотно-транслируемый сигнал предается по каналу. Для примера, т символов ПШ генератора можно использовать для определения 2" -1 возможных частот трансляции.

Информационнля виследоьэтельность

ЧМ I демодулятор

Дсюдер

Блок синхронизации

Генератор ПШ последовательности

Рис. 13.3.2. Блок-схема широкополосной системы с СЧ

На приёме мы имеем идентичный ПШ генератор, синхронизированный с принимаемым сигналом, который используется для управления выходом синтезатора частоты. Таким образом, псевдослучайная частота трансляции, введенная на передаче, восстанавливается на приеме путем смешивания выхода синтезатора с принимаемым сигналом. Результирующий сигнал демодулируется посредством демодулятора ЧМ сигнала. Сигнал для поддержания синхронизма ПШ генератора с принимаемым сигналом обычно извлекается из принимаемого сигнала.

Хотя ФМ даёт лучшее качество, чем ЧМ в канале с АБГШ, трудно поддерживать фазовую когерентность при синтезе частот, используемых в системах со скачками частоты. Дело объясняется также условиями распространения сигнала различных частот по каналу, так как сигнал «прыгает» от одной частоты к другой в пределах широкой полосы. Поэтому в широкополосных системах с СЧ обычно используется ЧМ с некогерентным детектированием.

В системе со скачками частоты, показанной на рис. 13.3.2, частота несущей скачет псевдослучайно на каждом сигнальном интервале. М частот, несущие информацию примыкают друг к другу и выбираются с интервалом 1/7, где 7 - сигнальный интервал.

Этот вид скачка частоты называется блоковым скачком.

Другой вид скачка частоты, который меньше уязвим для некоторых стратегий постановки помех - это независимые скачки частоты внутри блока. В этой схеме М возможных частот модулятора выбирается с широким разбросом частотных полосок. Один метод такой реализации иллюстрируется на рис. 13.3.3. Здесь т символов ПШ генератора и к информационных символов используется для определения частотных полосок передаваемого сигнала.

Скорость скачков частоты обычно выбирается равной или больше скорости передачи (кодированных или не кодированных) символов. Если имеется много скачков частоты на символ, мы имеем сигнал с быстрыми скачками. С другой стороны, если скачки совершаю1ч;я со скоростью передачи символов, мы имеем сигнал с медленными скачками.

т бит

Генератор ПШ последовательности

Синтезатор частоты

Выход

Блок синхронизации

Генератор ПШ после-доватвль-ностн

Рис. 13.3.3. Блок-схема широкополосной системы с СЧ с независимым тоном

Быстрые скачки частоты используются в антипомеховых приложениях, когда необходимо помешать определенному типу помех, называемых «преследующим глушителем», чтобы он не имел достаточно времени для перехвата частоты и для её ретрансляции так, чтобы создать интерференционные сигнальные компоненты. Однако здесь имеется ухудшение, вызванное делением сигнала на различные элементы со скачками частоты, поскольку из-за некогерентной обработки энергия отдельных элементов используется не полностью. Следовательно, демодулятор испытывает ухудшение из-за некогерентного сложения, как описано в разделе 12.1.

Широкополосные сигналы с СЧ были впервые использованы в цифровых системах связи, которые требовали АП проектирования и в системах CDMA, где многие пользователи работают в общей полосе частот. В большинстве случаев СЧ сигнал является более предпочтительным, чем широкополосный ПП сигнал из-за свойственных ему более высоких требований к синхронизации. В частности, в ПП системе синхронизация должна быть установлена внутри части интервала чипа 7 «\/W . С другой стороны, в системе СЧ чип-интервал - это интервал, выделенный передаваемому символу в отдельной частотной полоске с полосой В «W . Этот интервал примерно равен 1/5, что намного больше, чем \IW. Таким образом, требования к синхронизации в системе СЧ не так строги, как в ПП системе.

В разделах 13.3.2 и 13.3.3 мы сконцентрируем наше внимание на AJ и CDMA применениях широкополосных сигналов с СЧ. Сначала мы определим вероятности ошибки для кодированных и некодированных сигналов СЧ в присутствии широкополосной интерференции в виде АБГШ. Затем мы рассмотрим более серьезный вид интерференции, которая возникает в AJ и CDMA приложениях, называемый парциально-гюлосовой интерференцией. Определяются преимущества кодирования, получаемые при таком типе интерференции. Мы включили в обсуждение в разделе 13.3.3 пример системы CDMA с СЧ, которая была спроектирована для нужд подвижных пользователей спутникового канала.

13.3.1. Качество широкополосных сигналов со скачками частоты (СЧ) в канале с АБГШ

Рассмотрим качество широкополосных сигналов с СЧ в присутствии широкополосной интерференции, характеризуемой статистически как АБГШ со спектральной плотностью мощности Jq. Для двоичной ортогональной ЧМ с некогерентным детектированием при

1 t-l-I

медленных скачках частоты (1 скачок на символ) вероятность ошибки, полученная в разделе 5.4.1, равна

А = 2е*", (13.3.1)

где Уь=/Л- С другой стороны, если символьный интервал разделить на L подынтервалов и в каждом подынтервале передаётся двоичный сигнал ЧМ со СЧ, мы имеем сигнал СЧ с быстрыми скачками. При квадратичном сложении выходных сигналов от соответствующих согласованных фильтров для L подынтервалов, вероятность ошибки сигнала с СЧ, следующий из результатов раздела 12.1, равна

2() = 7ге"*"2;.&Уь). (13.3.2)

t-O

где ОСШ на бит у, = = Ly, у- ОСШ на чип в /,-чиповом символе и

"Т;% (.3.3.3)

\ у

Напомним, что для заданного ОСШ на бит вероятность ошибки, следующая из

(13.3.2) больше, чем получаемая из (13.3.1). Разница в ОСШ для заданной вероятности ошибки и заданном L названы потерями некогерентного сложения, которые были описаны и проиллюстрированы в разделе 12.1.

Кодирование улучшает качество широкополосного сигнала со СЧ на величину, которую мы назвали выигрышем кодирования, зависящим от параметров кода.

Допустим, что мы используем линейный {п,к) блоковый код и двоичную ЧМ с одним скачком на кодированный символ дпя передачи символов. При декодировании дмягких решений, когда осуществляется квадратичная демодуляция ЧМ сигнала, вероятность ошибки кодового слова

Рк,11Р2(т), {из А)

где PjOn) - вероятность ошибки при различении т-го кодового слова и кодового слова из одних нулей, когда действительно передается последний. Выражение для Pim) было получено в разделе 8.1.4 и оно имеет ту же форму, что (13.3.2) и (13.3.3) с заменой L на iv и Уь на Уьсту вес т-го кодового слова, а 7?-скорость кода. Произведение

RcW„, которое не меньше, чем Rd, представляет выигрыш кодирования. Таким

образом, мы имеем оценку качества системы с СЧ с блоковым кодом при медленных скачках частоты и широкополосной интерференции.

Вероятность ошибки при быстрых скачках частоты с щ скачками на кодовый символ можно получить, если переинтерпретировать вероятность двоичного ошибочного события Pim) в (13.3.4). Наличие щ скачков на символ можно интерпретировать как код с повторением, который, будучи соединён с нетривиальным (п,,Л) двоичным линейным кодом, имеющим распределение весов дает {пщ,к) двоичный линейный код с

распределением весов {wjW}. Следовательно, P2(jn) имеет форму (13.3.2) с заменой L на [njm) Уь на УьКгту гдб R = kh\n. Заметим, что УлЛ. = УьМ™*/«1, что как раз определяет выигрыш кодирования, полученный нетривиальным (п,,)-кодом. Следовательно, использование кода с повторением ведет к увеличению потерь от некогерентного сложения.