Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Методы и системы радиодоступа 13
1.1 Функции систем радиодоступа 13
1.2 Классификация систем радиодоступа 15
1.3 Цифровые системы радиодоступа 18
1.3.1. Расширение спектра в системах радиодоступа 20
1.3.2. Системы DS-CDMA 22
1.3.3. Системы FH-CDMA 23
1.3.4. Системы TH-CDMA 24
1.3.5. «Гибридные» системы 25
1.4 Обзор теоретических исследований РСД и постановка задачи диссертационной работы 27
1.4.1. Обзор теоретических исследований характеристик группового сигнала и повышение качества синхронизации в РСД. 27
1.4.2. Постановка задачи диссертационной работы 40
Глава 2 Спектральные характеристики сигналов РСД 42
2.1. Спектральные характеристики канальных сигналов 43
2.2. Спектральные характеристики группового видеосигнала Уолша 49
2.3. Программа расчета спектра группового сигнала 50
2.4. Влияние трактов РСД на спектральные характеристики группового и канальных сигналов 53
2.4.1. Анализ влияния неидеальности группового тракта 53
2.4.2. Анализ влияния неидеальности канальных трактов 60
2.5. Заключение 63
Глава 3 Оценка искажений канальных переносчиков из-за ограниченной точности синхронизации в системах CDMA ...65
3.1. Искажения при демодуляции сигналов Уолша из-за ограниченной точности интервальной синхронизации 66
3.2. Определени требований к взаимной нестабильности интервалов ортогональности на абонентской и базовой станции 72
3.3. Заключение 74
Глава 4 Исследование процессов поиска и установки синхронизма в системах DS-CDMA 76
4.1. Обзор устройств поиска и установки синхронизма в системах DS-CDMA 77
4.2. Статистические свойства группового сигнала в системах DS-CDMA 79
4.3. Разработка новых алгоритмов поиска и установки синхронизма в системах DS-CDMA 84
4.3.1. Алгоритмы и устройства поиска синхронизма без использования синхрогруппы 84
4.3.2. Алгоритмы и устройства проверки истинности состояния синхронизма без использования синхрогруппы 88
4.3.3. Алгоритмы и устройства поиска синхронизма с использованием синхрогруппы.' 102
4.4. Расчет временных характеристик алгоритмов поиска и установки синхронизма в системах DS-CDMA 121
4.4.1. Анализ статистических характеристик времени вхождения в синхронизм в алгоритмах без использования синхрогруппы 121
4.4.2. Анализ статистических характеристик времени вхождения в синхронизм в алгоритмах с использованием синхрогруппы... 127
4.4.3. Анализ статистических характеристик времени вхождения в синхронизм в известных алгоритмах поиска синхронизма 131
4.5. Заключение 133
Глава 5 Экспериментальное исследование устройств синхронизации системы CDMA 136
5.1. План проведения испытаний 137
5.2. Функциональная схема испытательного стенда 140
5.3. Работа испытательного стенда и макета 143
5.4. Результаты испытаний и их обработка 147
5.4.1. Оценка влияния неидеальности группового тракта на качество передачи группового сигнала 147
5.4.2. Оценка времени вхождения в синхронизм 153
5.4.3. Оценка частости потери синхронизма при воздействии помех на групповой сигнал 157
5.4.4. Основные выводы по проведенным испытаниям 160
5.5. Результаты внедрения материалов диссертационной работы 161
5.6. Заключение 162
Заключение 164
Список литературы
- Классификация систем радиодоступа
- Спектральные характеристики группового видеосигнала Уолша
- Определени требований к взаимной нестабильности интервалов ортогональности на абонентской и базовой станции
- Алгоритмы и устройства поиска синхронизма без использования синхрогруппы
Введение к работе
В конце XX века системы абонентского радиодоступа вступили в фазу бурного развития, которая продолжается и в настоящее время. На сегодняшний день, очевидно, что такие системы практически находятся вне конкуренции по оперативности развертывания, цене, количеству возможных услуг, во многих случаях представляя собой единственное экономически оправданное решение.
Для стран, в которых большая территория сочетается с невысокой плотностью населения, системы абонентского радиодоступа имеют особое значение, так как позволяют оперативно обеспечить телекоммуникационными услугами обширные территории. Как известно, в Российской Федерации остро стоит вопрос информатизации удаленных сельских регионов, поэтому для решения данного вопроса целесообразно использовать системы радиодоступа. Помимо этого, применение подобных систем в ведомственных и корпоративных сетях позволит сократить затраты на их развертывание и эксплуатацию.
На сегодняшний день известно множество технологий абонентского радиодоступа - это и WLL, и широко известный WiFi, и новый стандарт сетей радиодоступа - WiMaX и многие другие. Различие между ними заключается не только в объеме предоставляемых абонентам услуг и в архитектуре построения сети, но и в методе разделения каналов (FDMA, ТОМА, CDMA). Сегодня наибольшее распространение получает метод кодового разделения каналов CDMA, что обусловлено многими неоспоримыми преимуществами данной технологии.
Многочисленные исследования доказали, что емкость сети, определяющая количество пользователей, способных работать в зоне действия одной базовой станции, наибольшая для CDMA-сетей и наименьшая для FDMA-сетей. Помимо этого, CDMA - единственная технология, не требующая, как правило, частотного планирования, необходимого для эффективного использования имеющегося спектра частот и предоставления услуг большему числу абонентов в системах FDMA и TDMA.
Сегодня весь мир находится на этапе перехода к сетям третьего и четвертого поколения (3G и 4G), а технология CDMA, как известно, выбрана специалистами Международного Союза Электросвязи в качестве основной технологии систем следующего поколения.
Актуальность диссертационной работы обусловлена необходимостью исследования характеристик группового сигнала и повышения качества синхронизации таких систем.
Системам радиодоступа с кодовым разделением каналов посвящен ряд работ таких отечественных и зарубежных авторов, как В.А. Григорьев, Л.М. Невдяев, В.Ю. Бабков, М.А. Сивере, Lee J, Simon М.К. Вопросам синхронизации в технике связи посвящены работы таких авторов, как Л.С. Левин, М.Н. Колтунов. Применение функций Радемахера-Уолша освещается в работах таких авторов, как Н.Г. Дядюнов, А.И. Сенин, Х.Ф. Хармут.
Однако ряду проблем, в том числе вопросам синхронизации приемного и передающего оборудования в системах абонентского радиодоступа, в научно-технической литературе уделено недостаточное внимание.
Цель и задачи исследования
Целью диссертационной работы является проведение исследований, направленных на исследование характеристик группового сигнала и повышение качества синхронизации систем радиодоступа с кодовым разделением каналов, а именно: выявление влияния трактов на характеристики канальных и группового сигнала, оценка искажений при демодуляции сигналов Уолша из-за ограниченной точности интервальной синхронизации, усовершенствование систем поиска и установки состояния синхронизма.
Указанная цель достигается решением следующих задач. 1. Анализ спектральных характеристик канальных и групповых сигналов систем CDMA.
2. Анализ влияния всех трактов системы радиодоступа с кодовым разделением каналов на спектральные характеристики канальных и группового сигнала.
3. Анализ автокорреляционных функции (АКФ) канальных сигналов систем CDMA.
4. Анализ искажений при демодуляции сигналов Уолша из-за ограниченной точности интервальной синхронизации.
5. Исследование статистических свойств группового сигнала системы CDMA.
6. Разработка новых способов и устройств поиска и установки состояния интервального синхронизма в системах CDMA.
7. Анализ статистических временных характеристик новых способов поиска и установки синхронизма, их сравнение с известными.
8. Экспериментальное исследование предложенных в диссертации устройств синхронизации для систем CDMA.
Решение поставленных задач осуществлялось на основе применения математического аппарата теории вероятностей, спектральной теории сигналов, теории случайных процессов и цифровой обработки сигналов. Для численного анализа, проведения оценки и промежуточных вычислений использовались программные математические комплексы MathCad и Maple. Программное обеспечение реализовано на языках ассемблер, C++ и Pascal.
Достоверность полученных в ходе исследований результатов подтверждена результатами натурных экспериментов.
Научная новизна
Получены аналитические выражения, а также построены графики спектральных характеристик канальных и групповых сигналов системы CDMA, позволяющие оценить влияние трактов системы на характеристики данных сигналов.
Предложена методика, позволяющая рассчитать необходимое для правильного детектирования группового и канального сигнала отношение с/ш на входе приемника системы CDMA при различных типах используемых фильтров и различных сочетаний модулированных канальных сигналов в составе группового сигнала.
Получены выражения, позволяющие оценить искажения, возникающие при демодуляции сигналов Уолша из-за ограниченной точности интервальной синхронизации в системах CDMA, а также построены графики АКФ канальных сигналов и средней мощности демодулированных канальных сигналов при неточной синхронизации и при различных используемых алфавитах информационных символов: 1; -1 и 1; 0.
Установлены не отмеченные ранее в литературе статистические свойства группового сигнала, на основании которых предложены новые устройства поиска и установки состояния интервального синхронизма: без использования синхрогрупп и с использованием укороченных синхрогрупп.
Предложена методика расчета статистических временных характеристик устройств поиска синхронизма.
Практическая ценность
Практическое применение результатов оценки влияния трактов системы CDMA на спектральные характеристики группового и канального сигнала позволяет на этапе проектирования подобных систем выбрать оптимальные частотные характеристики ее трактов.
Применение результатов оценки искажений, возникающих при демодуляции сигналов Уолша из-за ограниченной точности интервальной синхронизации позволяет сформулировать требования к стабильности частот задающих генераторов устройств синхронизации.
Новые устройства поиска и установки синхронизма, в основе которых лежат установленные автором статистические свойства группового сигнала, позволяют сократить время, необходимое на отыскание состояния синхронизма, повысить эффективность использования канала связи и повысить качество синхронизации в системах CDMA: уменьшить среднее время и дисперсию времени вхождения системы в синхронизм.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Аналитические выражения и графики спектральных характеристик и АКФ групповых сигналов при различных сочетаниях канальных переносчиков в системе CDMA.
2. Аналитические выражения и графики, оценивающие влияние трактов системы на спектральные характеристики канальных и групповых сигналов системы CDMA.
3. Методика оценки искажений, возникающих при демодуляции сигналов Уолша из-за ограниченной точности интервальной синхронизации, графики средней мощности демодулированных канальных сигналов при неточной синхронизации и при различных используемых алфавитах информационных символов: 1; -1 и 1; 0.
4. Установленные автором статистические свойства группового сигнала системы CDMA.
5. Сформулированные требования к взаимной нестабильности генераторов опорных сигналов абонентских и базовых станций системы CDMA.
6. Новые устройства поиска и установки состояния интервального синхронизма, их временные характеристики, а также результаты их сравнения с ранее известными устройствами.
Реализация результатов работы
Основные результаты работы внедрены в научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках федерального государственного унитарного предприятия «Ленинградский отраслевой научно-исследовательский институт радио» (ФГУП ЛОНИИР) и в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича (СПбГУТ).
Апробация работы и публикации
Основные положения диссертационной работы обсуждались и были одобрены на 55, 56, 57, 58, 59-й научно-технической конференции (НТК) профессорско-преподавательского состава СПбГУТ. По результатам проведенных исследований опубликовано 14 работ (8 в соавторстве) из них 2 статьи в журнале «Мобильные системы», 2 статьи в журнале «Broadcasting» и 3 статьи в сборниках «Труды учебных заведений связи», а также получено 2 патента РФ на полезные модели.
Краткое содержание диссертации
В главе 1 приведен обзор современных систем абонентского радиодоступа. Рассмотрена классификация систем, приведены основные стандарты систем радиодоступа. Представлены основные методы разделения каналов. Приведен обзор технологии CDMA. Проанализированы публикации и рекомендации ITU и ITU-R, посвященные системам абонентского радиодоступа, а также системам CDMA. Выявлены наиболее существенные вопросы, связанные с исследованием характеристик группового сигнала и повышением качества синхронизации таких систем. Сформулированы цели диссертационной работы, выбраны средства для их достижения.
В главе 2 получены спектральные характеристики канальных и групповых сигналов системы CDMA при различных размерностях базиса канальных сигналов. Приведено описание программы для расчета спектра группового сигнала при различных наборах и количестве канальных переносчиков из заданного базиса. Приведены результаты анализа влияния трактов системы радиодоступа на характеристики канального и группового сигнала.
В главе 3 приведена методика оценки зависимости снижения энергетического запаса радиолинии от точности работы устройства интервальной синхронизации в системах DS-CDMA. Показано, что уменьшение энергетического запаса радиолинии зависит от АКФ канальных переносчиков. Рассмотрены различные способы расчета АКФ и в качестве примера рассчитаны АКФ канальных переносчиков из 16-мерного базиса Уолша. Определены требования к взаимной нестабильности генераторов опорных сигналов абонентских и базовых станций системы CDMA.
В главе 4 найдены и доказаны новые статистические свойства группового сигнала системы CDMA, на основании которых созданы новые способы поиска интервального синхронизма: без использования синхрогрупп и с использованием укороченных синхрогрупп из одного или двух чипов. Также созданы новые способы проверки истинности установленного состояния синхронизма. Приведены их описания. Представлены расчеты временных характеристик алгоритмов поиска и установки синхронизма в системах DS-CDMA. Описаны, проанализированы и подвергнуты сравнению известные способы поиска и установки синхронизма по интервалам ортогональности, освещены их достоинства и недостатки.
В главе 5 приведено описание экспериментальных исследований, для которых разработан и изготовлен действующий макет устройства поиска и установки интервального синхронизма, а также создан испытательный стенд, позволяющий провести физическое моделирование. Приведены обобщенные результаты проведенных экспериментов, в которых исследовались такие параметры, как влияние неидеальности трактов системы на искажения группового и канального сигналов, время вхождения в синхронизм и частость потери состояния синхронизма. Оценки данных параметров проводились при различных способах обработки группового сигнала (цифровом или многоуровневом), при различных способах реализации алгоритма поиска синхронизма (аппаратном или программном), а также при воздействии и отсутствии искажений различного рода в группового тракте системы радиодоступа. По результатам проведенных экспериментов сделаны выводы о выборе оптимального алгоритма поиска и установки состояния синхронизма и способа обработки группового сигнала.
Классификация систем радиодоступа
Технологии радиодоступа в основном принято классифицировать по типу реализуемых соединений и по услугам, которые реализуются с помощью этих технологий. Обобщенная классификация технологий радиодоступа представлена на рис. 1.2 [2].
Как видно из рисунка, в системах абонентского радиодоступа также существуют разделение на аналоговые системы и на цифровые. Аналоговые системы, такие как СТО, СТ1, СТ1+, и технологии, базирующиеся на аналоговых стандартах систем сотовой связи, на сегодняшний день не применяются для построения новых систем радиодоступа. Их сменили цифровые технологии, которые превосходят по всем параметрам своих аналоговых предшественников.
Также системы радиодоступа классифицируют по используемым технологиям. Далее представлены основные технологии, применяемые на сегодняшний день. CLL (Cordless Local Loop) - обеспечивает локальной мобильностью дом, офис, абонентов ТфОП.
WLL (Wireless Local Loop) -расширение зоны обслуживания АТС ТфОП. FBWA (Fixed Broadband Wireless Access) - предоставление услуг современных мультисервисных сетей.
WLAN (Wireless Local Area Network) - организация беспроводных локальных сетей. В последние годы данная группа технологий все шире используется для построения беспроводных сетей доступа к сетям передачи данных и Интренет в местах, где возможно большое скопление платежеспособных абонентов (гостиницы, вокзалы, бизнес центры и т.п.). Коммерческое название этой группы Wi-Fi. По прогнозам ведущих телекоммуникационных компаний эта технология - технология будущего. Wi-Fi уже поддержали такие мировые гиганты как Cisco, Intel, HP, Siemens и другие. WPAN (Wireless Personal Area Network) - реализация концепции «интеллектуальный дом». Сотовое ТВ - организация интерактивных сетей доступа к мультимедийным услугам, реализуемых на базе систем эфирного телевизионного вещания, путем организации в них обратного канала. СТ (спутниковые технологии) - организация глобального доступа к услугам телекоммуникационных сетей с помощью спутниковых сетей.
Все выше перечисленное относилось к технологии доступа «точка - много точек», которая в основном применяется для организации канала связи между абонентом и ТфОП, то есть на участке «последней мили». Технология «точка - точка» используется же, как правило, для организации транспортной сети. На сегодняшний день в этой группе широко применяются такие технологии, как: ЦРСП (Цифровые радиорелейные системы передачи) - предназначены для подключения оборудования удаленных корпоративных или частных пользователей к ТфОП.
FSO (Free Space Optic) - предназначена также для подключения оборудования корпоративных или частных пользователей. Оборудование данной технологии работает в инфракрасном диапазоне. В качестве излучающего в эфир элемента используются светодиоды или лазеры.
Такое разнообразие технологий говорит о том, что системы радиодоступа бурно развиваются и пользуются большой популярностью у стандартных и альтернативных операторов связи. С бурным развитием технологий появляются новые цифровые системы радиодоступа, которые становятся более экономичными, скоростными и помехозащищенными, что привлекает все новых потребителей услуг абонентского радиодоступа в мире.
В последние годы большую часть технологий абонентского радиодоступа представляют цифровые системы, а аналоговые системы радиодоступа практически перестали существовать.
Так технологии WLL, FBWA, часть технологий CLL (СТ2, СТЗ, DECT) и другие, приведенные на рис 1.2., являются цифровыми, то есть технологиями в которых применяются цифровые методы обработки сигналов (ЦОС). Использование ЦОС приводит к увеличению качественных характеристик этих систем, таких как, помехозащищенность, скорость передачи информации, экономичность. Это позволяет внедрять новые услуги для абонентов этих сетей (мультимедиа, Internet и прочее).
На данном этапе развития рынка наибольший интерес для операторов связи представляет технология WLL. Технология WLL имеет различные типы реализации. Разница между технологиями заключается в разделении каналов и архитектуре построения сети абонентского радиодоступа WLL.
В данное время на практике в технологии WLL применяют следующие методы разделения каналов:
FDMA (Frequency Division Multiple Access) - частотное разделение доступа. В этом случае каждый канал занимает строго определенную полосу частот в закрепленном за сотой частотном диапазоне. Совместное использование одной полосы частот несколькими абонентами исключено.
TDMA (Time Division Multiple Access) - временное разделение доступа. Особенность работы базовой станции состоит в том, что, работая на определенной частоте, базовая станция часть времени обслуживает одного абонента, часть - другого, и так далее.
Спектральные характеристики группового видеосигнала Уолша
Базовая станция системы радиодоступа с CDMA излучает групповой сигнал: сумму модулированных канальных сигналов, синхронизированных между собой по интервалу ортогональности Т.
Аналогичный спектр имеет и сумма несинхронизированных между собой абонентских сигналов на входе приемника базовой станции, так как случайные временные сдвиги между ними могут повлиять только на дискретную часть энергетического спектра [25].
Таким образом, при использовании M N канальных (абонентских) переносчиков из iV-размерного базиса Уолша, где число М является целой степенью числа 2, характер и ширина энергетического спектра группового сигнала полностью определяются длительностью тк=Т/М элементарного импульса (чипа), а интенсивность спектра пропорциональна дисперсии oz=MA этого сигнала. При этом непрерывная часть спектра расширяется в М раз по сравнению со спектром нулевой функции Уолша, его интенсивность возрастает в такое же число раз, а дискретная часть спектра отсутствует.
На основе теоретических расчетов спектральных характеристик канального и группового сигнала системы абонентского радиодоступа, приведенных выше, разработана программа, позволяющая рассчитать спектр группового сигнала при различных наборах и количестве канальных переносчиков из заданного базиса. Расчет спектра группового сигнала может производиться при различных значениях скорости группового потока и амплитуды чипа канального сигнала. Блок схема программы представлена на рис. 2.6.
Для работы с данной программой пользователь вводит в специально отведенные поля значение скорости группового потока в кчип/с и амплитуды чипа канального сигнала в вольтах (В). Для лучшего рассмотрения полученного спектра, пользователь может ввести значения параметра максимального значения величины со в рад/с, тем самым увеличить или уменьшить масштаб спектра на графике. По окончании ввода параметров в правой части основного окна программы появляется рассчитанный по заданным параметрам график спектра группового сигнала, в котором присутствуют только выбранные канальные переносчики.
Программа реализована на языке программирования Pascal, используя Delphi 7 Studio и совместима со всеми операционными системами семейства Windows. Программа может применяться для расчетов при проектировании новых систем CDMA, а также в вузовском учебном процессе. Листинг программы представлен в приложении 2, а исполняемые модули на компакт-диске (CD-ROM).
В системах связи DS-CDMA канальные сигналы образуются в результате модуляции/демодуляции функций Уолша un(t) информационными сигналами и объединяются в групповой сигнал, который передается далее по групповому тракту (рис. 2.8).
Если синхронизация - идеальная и полоса пропускания всех трактов не ограничена, то выполняется условие ортогональности канальных переносчиков
На практике частотные полосы канальных и групповых трактов всегда ограничены, что приводит к нарушению ортогональности и возникновению помех - шумов неортогональности.
Далее условно заменим все фильтры группового тракта передатчика и приемника одним фильтром, включенным перед решающим устройством.
Если эквивалентный фильтр согласован с групповым сигналом при максимальной загрузке (когда в групповом сигнале присутствуют все канальные переносчики), то он обеспечивает максимально возможное отношение с/ш на выходе.
Тогда отношение с/ш на входе вх Овх = Ашх Овых (2-2)
В связи с тем, что в групповом тракте на приемной стороне имеются усилители, отношение с/ш на входе приемника должно быть увеличено с учетом шум-факторов усилителей.
Определени требований к взаимной нестабильности интервалов ортогональности на абонентской и базовой станции
Задаваясь допустимым уменьшением мощности полезного сигнала на входе решающего устройства, можно определить требования к взаимной нестабильности интервалов ортогональности в абонентском передатчике и приемнике базовой станции и к соответствующим источникам маркерных импульсов.
Сравнительные расчеты показывают: - в N-мерном базисе наиболее чувствительны к неточности интервальной синхронизации канальные переносчики с большими (по Уолшу) номерами: N и AM, наименее чувствительны - нулевой и первый переносчики; - если допустить уменьшение мощности полезного сигнала на входе решающего устройства, даже для наиболее чувствительных переносчиков, не более 1 дБ (в 1,26 раза), то фазовый сдвиг Аф между маркерными импульсами в абонентском передатчике и приемнике базовой станции не должен превосходить критической величины Д(ркр=±2л/1(Ж Соответствующий критический временной интервал составляет ткр=±7У(10АО.
Обозначим частоты следования 0)А=1/ГВХ и соБ=1/ТВЬ1Х маркерных импульсов абонента и базовой станции соответственно. Маркеры обычно формируются в моменты перехода колебаний с этими частотами через нуль, и основная причина появления временного сдвига т - взаимная нестабильность этих частот.
При Дсо = ±(оБ/ION набег фазы (или временной интервал ткр) достигает критической величины в каждом периоде Т, и коррекция такого рассогласования затруднительна. При Aa) = ±k(iib/10N, где коэффициент к«\, проверять точность синхронизации и корректировать положение маркерных импульсов можно периодически, через каждые Т/к интервалов, что значительно удобнее. Если расхождение частот происходит плавно, например, по гармоническому закону: текущая фаза маркерного колебания на базовой станции фБ (/)= (оБ/, на абонентской станции РАМ= jo)B(l + qcosQAt) dtt о где =АСО/ЮБ, О - частота изменения частоты маркерного колебания.
Набег разности фаз Дф(г)=фА(т)-фБ00, откуда после интегрирования получаем . / ч sinQr A p(T) = qa)sT——. Это уравнение, положив т=ткр, можно решить графически. При Q- 0 получаем практически тот же результат, что и в предыдущем случае. Основные результаты исследований, проведённых в рамках данной главы: 1. Разработана методика расчета средней мощности выходного сигнала канального демодулятора при точной и неточной интервальной синхронизации, а также при различных используемых алфавитах информационных символов: 1; —1 и 1; 0.
2. Показано, что уменьшение энергетического запаса радиолинии зависит от АКФ канальных переносчиков. Рассмотрены различные способы расчета АКФ и в качестве примера рассчитаны АКФ канальных переносчиков из 16-мерного базиса Уолша.
3. Построены графики средней мощности демодулированного канального сигнала при неточной синхронизации и при различных используемых алфавитах информационных символов: 1; -1 и 1; 0.
4. Определены требования к взаимной нестабильности генераторов опорных сигналов абонентских и базовых станций системы CDMA. По результатам сравнительных расчетов установлено, что в -мерном базисе наиболее чувствительны к неточности интервальной синхронизации канальные переносчики с большими (по Уолшу) номерами: N и N-1, наименее чувствительны - нулевой и первый переносчики. Если допустить уменьшение мощности полезного сигнала на входе решающего устройства, даже для наиболее чувствительных переносчиков, не более 1 дБ, то фазовый сдвиг Дф между маркерными импульсами в абонентском передатчике и приемнике базовой станции не должен превосходить критической величины Афкр= ±2n/\0N. Соответствующий критический временной интервал составляет ткр=±77(10ЛО.
Алгоритмы и устройства поиска синхронизма без использования синхрогруппы
На рис. 4.3 представлен алгоритм первого способа проверки истинности состояния синхронизма. Этот способ состоит в том, что вначале сохраняют в памяти значение амплитуды предполагаемого первого чипа интервала ортогональности, найденное в процессе поиска состояния синхронизма. Одновременно записывают в счетчик чипов число «1». Затем сохраняют в памяти значение амплитуды второго чипа, следующего по времени непосредственно за предполагаемым первым чипом интервала ортогональности, увеличивая показание счетчика чипов на 1.
Значения амплитуд первого и второго чипов алгебраически суммируют, а полученный результат сохраняют в памяти для суммирования с амплитудами последующих чипов группового сигнала.
Алгебраическое суммирование амплитуд соседних чипов и наращивание показания счетчика чипов продолжают до тех пор, пока показание счетчика чипов не достигнет порогового значения N, то есть, пока не будут просуммированы амплитуды всех чипов в одном интервале ортогональности. Тогда сравнивают результат суммирования с пороговым значением N. Если полученная сумма относительных значений амплитуд чипов также равна N, то синхронизацию считают полностью установленной и формируют управляющую разделением и декодированием канальных сигналов периодическую маркерную последовательность синхронизирующих импульсов, совпадающих по времени с первыми чипами каждого интервала ортогональности. Если указанное равенство не соблюдается, то это значит, что был установлен ложный синхронизм, и поиск состояния синхронизма начинают вновь. Необходимое количество подобных проверок можно регулировать (например, увеличивать, уменьшая тем самым время возможного пребывания в состоянии ложного синхронизма).
В процессе работы системы связи установленное состояние синхронизма непрерывно контролируют описанным способом, и в случае сбоя синхронизации под воздействием помех состояние синхронизма восстанавливают, применяя описанный выше способ поиска.
На рис. 4.4 представлена схема устройства поиска и проверки истинности синхронизма по перовому варианту [33]. На данном рисунке пунктирной линией обозначена часть, которая является устройством поиска синхронизма, описанного выше.
Проверка истинности найденного синхронизма группового сигнала по интервалам ортогональности по первому варианту в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом. Входной импульсно-аналоговый групповой сигнал из канала связи поступает через буферный согласующий каскад 1 и первый ключевой блок 3 на вход ЗУ 4, где значение амплитуды чипа группового сигнала сохраняется в памяти. Сигнал с выхода буферного согласующего каскада /, также поступает на первый вход коммутатора 6. При подаче определенного сигнала на управляющий вход коммутатора 6, включающего устройство поиска и проверки истинности найденного синхронизма, сигнал с его первого выхода через второй дополнительный ключевой блок 10 поступает на вход интегратора 11, где производится сложение амплитуд чипов группового сигнала за время, равное периоду следования N чипов группового сигнала.
С помощью ВКТЧ-ФТИ 2 формируется периодическая последовательность тактовых импульсов с частотой следования чиповых интервалов. Первый ключевой блок 3 разрешает прохождение сигнала на вход ЗУ 4, при поступлении на его управляющий вход импульсов с выхода делителя частоты 9, делящего частоту выходной периодической последовательности тактовых импульсов с выхода ВКТЧ-ФТИ 2 в N раз. Таким образом, в ЗУ 4 поступает каждый N-PL чип группового сигнала. Сохраненное в ЗУ 4 значение амплитуды N-то чипа поступает на вход компаратора 5, где сравнивается с пороговым значением N12, действующим на его втором входе. В случае превышения амплитудой чипа порогового значения N12 на выходе компаратора появляется «1», иначе «О». В случае, когда на выходе компаратора 5 появился «О», который поступает на второй вход коммутатора 6 и на управляющем входе коммутатора 6 присутствует сигнал, включающий устройство поиска и проверки истинности найденного синхронизма, сигнал с его второго выхода поступает на разрешающий вход дополнительного второго ключевого блока 10, соответственно вход интегратора 11 не открыт, следовательно, интегрирование амплитуд чипов группового сигнала не производится, и на выходе интегратора сигнал «О», который через дополнительный третий ключевой блок 12 поступает на вход первого дешифратора 13, предназначенного для сравнения результата интегрирования с пороговым значением N, в случае равенства входного значения пороговому на его выходе появляется «1», иначе «О». Дополнительный третий ключевой блок 12 предназначен для того, чтобы на вход первого дешифратора 13 поступал сигнал с выхода интегратора 11с периодом равным N. Результат работы первого дешифратора 13 с выхода поступает на вход первого счетчика 14, предназначенного для подсчета количества успешных проверок.
