Основы теории принятая статистических решений 1051 58 страница

10.12. Зонд для исследования дальнего космоса удаляется от земли со скоростью 15 000 м/с, с неточностью определения скорости ±3 м/с. Эталонная частота зонда откалибрована так, чтобы ее скорость ухода не превышала 10~⁹ Герц/(Герц в день). Номинальная частота передачи зонда равна 8 ГГц. После месяца (30 дней) молчания зонд начинает заплани­рованные передачи на наземную станцию, которая использует цезиевые часы. Какую частоту центрирования и ширину полосы поиска частоты следует использовать назем­ной станции? Пусть расстояние до зонда точно известно на начало месяца, а неопреде­ленность в определении времени и частоты зонда равна нулю [Д/(0) = 0, Лсо(0) = 0]. Определите неопределенность во времени поступления сигнала от зонда.

10.13. Канал связи раз в сутки в течение небольшого периода времени работает на частоте 10 ГГц. Приемник использует контур ФАПЧ второго порядка с погрешностью частоты получения синхронизации ±1 КГц. Пусть контур самосинхронизируется, и приемник и передатчик ис­пользуют однотипные эталоны частоты. Определите тип данного эталона частоты.

10.14. В некоторый момент времени (г = 0) выходной сигнал генератора тактовых импульсов имеет ошибку -4 х 10~³ относительно эталонного генератора. В этот момент времени ге­нератор дает сигнал на точной частоте f„ но далее он начинает спешить со скоростью 2 на Ю¹⁰ в день.

а) Через сколько дней выходной сигнал генератора тактовых импульсов будет иметь нулевую ошибку?

б) Если генератору позволить работать 30 дней после получения нулевой ошибки, ка­кой станет ошибка за это время?

10.15. При обычных предположениях (шум AWGN с нулевым средним, сигналы равных энер­гий) подтвердите справедливость утверждения, что правая часть уравнения (10.67) имеет вид функции правдоподобия для оценки фазы несущей и синхронизации символов.

10.16. Рассмотрим передачу сигналов с модуляцией MSK с полным откликом, где синхрони-

, зационная настроечная последовательность — это последовательность чередующихся

единиц и нулей (т.е. a_t = 1 — для четных к и -1 — для нечетных).

а) Покажите, что в данном случае существует всего два различных фазовых состояния {Ф*}.

б) Выведите для данного случая импульсную характеристику фильтра h^m(t)(определенную в (10.64)).

в) Используя результаты п. б, получите уравнения (10.68) и (10.69).

10.17. Дайте разумное объяснение причин успеха (или неуспеха) итеративной процедуры, предложенной для решения уравнений (10.70) и (10.71).

Вопросы для самопроверки

10.1. Каково определение синхронизации в контексте систем цифровой связи и почему она важна (см. раздел 10.1.1)?

10.2. Почему системы синхронизации, хорошо работающей в домашнем радиоприемнике, мо­жет быть недостаточно на высокоэффективном самолете? Какой модификации обычно требует подобная система (см. раздел 10.1.2)?

10.3. Линеаризованное уравнение контура зависит от приближения. Какое это приближение, по­чему оно подходит для синхронизированных или почти синхронизированных контуров и почему его нельзя использовать для анализа получения синхронизации (см. раз­дел 10.2.1)?

10.4. Контуры фазовой автоподстройки частоты второго порядка имеют определенные пре­имущества с точки зрения производительности и являются основой анализа сопровожде­ния фазы. Назовите два таких преимущества (см. раздел 10.2.1.1).

10.5. Почему схемы с модуляцией без разрыва фазы приобретают повышенное значение в со­временных системах связи и какие проблемы синхронизации возникают при их исполь­зовании (см. раздел 10.2.3.1)?

10.6. Назовите преимущества и недостатки синхронизации с использованием данных и без исполь­зования данных (см. раздел 10.2.3.2).

10.7. Опишите ситуацию, когда передатчик стоит синхронизировать для удовлетворения требо­ваний приемника (см. раздел 10.3).

ГЛАВА 11

Уплотнение и множественный доступ

Ресурс связи (communications resource — CR) представляет время и ширину полосы, дос­тупные для передачи сигнала в определенной системе. Графически ресурс связи можно изобразить на двухмерном графике, где ось абсцисс представляет время, а ось ординат — частоту. Для создания эффективной системы связи необходимо спланировать распределе­ние ресурса между пользователями системы, чтобы время/частота использовались макси­мально эффективно. Результатом такого планирования должен быть равноправный доступ пользователей к ресурсу.

С проблемой совместного использования ресурса связи связаны термины “уплотнение” и “множественный доступ”. Разница между этими понятиями минимальна. При исполь­зовании термина уплотнение требования пользователя к совместному использованию ре­сурса связи постоянны либо (в большинстве случаев) изменяются незначительно. Распре­деление ресурса выполняется априорно, а совместное использование ресурса обычно при­вязывается к локальному устройству (к примеру, монтажной плате). Применение множественного доступа, как правило, требует удаленного совместного использования ресур­са, как, например, в случае спутниковой связи. При динамической схеме множественного доступа контроллер системы должен учитывать потребности каждого пользователя ресурса связи. Время, необходимое для передачи соответствующей управляющей информации, ус­танавливает верхний предел эффективного использования ресурса связи.

11.1. Распределение ресурса связи

Существует три основных способа увеличения пропускной способности (общей скоро­сти передачи данных) ресурса связи. Первый состоит в увеличении эффективной изо- тропно-излучаемой мощности (effective isotropic radiated power — EIRP) передатчика или в снижении потерь системы, что в любом случае приведет к увеличению отношения E,/N₀. Второй способ — это увеличение ширины полосы канала. Третий способ заключа­ется в повышении эффективности распределения ресурса связи. Одна из возможных реализаций этого способа — множественный доступ. Пример: спутниковый транспон­дер, который должен эффективно распределить ограниченный ресурс связи между большим количеством пользователей, обменивающихся цифровой информацией. При этом пользователи могут требовать различных скоростей передачи данных и иметь раз­ные рабочие циклы. Основные способы распределения ресурса связи приводятся ниже (рис. 11.1, под заголовком уплотнение/множественный доступ).

1. Частотное разделение (frequency division — FD). Распределяются определенные поддиапазоны используемой полосы частоты.

2. Временное разделение (time division — TD). Пользователям выделяются периоди­ческие временные интервалы. В некоторых системах пользователям предоставля­ется ограниченное время для связи. В других случаях время доступа пользовате­лей к ресурсу определяется динамически.

3. Кодовое разделение (code division — CD). Выделяются определенные элементы на­бора ортогонально (либо почти ортогонально) распределенных спектральных ко­дов, каждый из которых использует весь диапазон частот.

4. Пространственное разделение (space division — SD), или многолучевое многократ­ное использование частоты. С помощью точечных лучевых антенн радиосигналы разделяются и направляются в разные стороны. Данный метод допускает много­кратное использование одного частотного диапазона.

5. Поляризационное разделение (polarization division — PD), или двойное поляризационное многократное использование частоты. Для разделения сигналов применяется ортого­нальная поляризация, что позволяет использовать один частотный диапазон.

Г -1 Л \Jirs tA щиП'^ОГ'ТПОиипй ППСТЧ/П

Знаковое кодирование Дискретизация Квантование Импульсно-кодовая модуляция (РСМ)	Кодирование с предсказанием Блочное кодирование Кодирование переменной длины Синтетическое/ аналитическое кодирование Сжатие без потерь Сжатие с потерями	Сигналы РСМ (коды канала) Без возврата к нулю (NRZ) С возвратом к нулю (RZ) Фазовое кодирование Многоуровневое бинарное кодирование М-арная импульсная модуляция РАМ, PPM, PDM	Оценка последовательности с максимальным правдоподобием (MLSE) Выравнивание с помощью фильтров Трансверсальные эквалайзеры или эквалайзеры с обратной связью по решению Заданное или адаптивное выравнивание Символьное или фракционное разделение

Канальное кодирование

Полосовая передача Когерентные схемы Некогерентные схемы

Фазовая манипуляция (PSK) Частотная манипуляция (FSK) Амплитудная манипуляция (ASK) Модуляция без разрыва фазы (СРМ)

Смешанные комбинации

Дифференциальная фазовая манипуляция (DPSK)

Частотная манипуляция (FSK) Амплитудная манипуляция (ASK) Модуляция без разрыва фазы (СРМ)

Смешанные комбинации

М-арная передача сигнала Антиподные сигналы Ортогональные сигналы Решетчатое кодирование

Блочные коды Сверточные коды Турбокоды

Синхронизация	Уплотнение/Множественный доступ	Расширение спектра		Шифрование
Частотная синхронизация Фазовая синхронизация Символьная синхронизация Кадровая синхронизация Сетевая синхронизация	Частотное разделение (FDM/FDMA) Временное разделение (TDNyTDMA) Кодовое разделение (CDM/CDMA) Пространственное разделение (SDMA) Поляризационное разделение (PDMA)		Метод прямой последовательности Метод скачкообразной перестройки частоты Метод переключения временных интервалов Смешанные комбинации		Блочное Шифрование потока данных

Рис. 11.1. Основные преобразования цифровой связи

Ключевым моментом во всех схемах уплотнения и множественного доступа являет­ся то, что при использовании ресурса различными сигналами интерференция не дает неуправляемых взаимных помех, которые делают невозможным процесс детектирова­ния. Интерференция допустима до тех пор, пока сигналы одного канала незначитель­но увеличивают вероятность появления ошибок в другом канале. Избежать взаимных помех между разными пользователями позволяет использование в разных каналах ор­тогональных сигналов. Сигналы х,(т), где / = 1,2,..., являются ортогональными, если во временной области выполняется условие:

(11.1)

где К — ненулевая константа. Подобным образом сигналы ортогональны, если в час­тотной области выполняется условие:

(11.2)

где функции X,(f) являются Фурье-образами сигналов x,(t). Распределение по каналам, характеризующееся ортогональными спектрами, для которых выполняется усло­вие (11.1), называют уплотнением с временным разделением (time-division multiplexing — TDM) или множественным доступом с временным разделением (time-division multiple access — TDMA). Распределение по каналам, характеризующееся ортогональными волнами, для которых выполняется условие (11.2), называют уплотнением с частот­ным разделением (frequency-division multiplexing — FDM) или множественным доступом с частотным разделением (frequency-division multiple access — FDMA).

11.1.1. Уплотнение/множественный доступ с частотным разделением

11.1.1.1. Использование уплотнения с частотным разделением

в телефонной связи

На заре создания телефонной связи для каждой магистральной телефонной линии, соединяющей междугородные телефонные центры, было необходимо устанавливать два провода. Как видно из рис. 11.2, небо над крупными городами становилось все темнее по мере развития телефонной связи. Важное открытие в области телефонной связи в начале XX века — уплотнение с частотным разделением (frequency-division multiplexing — FDM) — позволило передавать несколько телефонных сигналов по од­ному проводу, а следовательно, изменить методы телефонной передачи.

Ресурс связи представлен на рис. 11.3 в виде частотно-временной зависимости. Спектральное распределение по каналам является примером технологии FDM или FDMA. Здесь распределение сигналов или пользователей по диапазону частот являет­ся долгосрочным или постоянным. Ресурс связи может одновременно содержать не­сколько сигналов, разнесенных в спектре. Первый частотный диапазон содержит сиг­налы, которые используют промежуток частот между /₀ и /,, второй — между /₂ и /₃ и т.д. Области спектра, находящиеся между используемыми диапазонами, называют за­щитными полосами частот. Защитные полосы выполняют роль буфера, что позволяет снизить интерференцию между соседними (по частоте) каналами.

Г по do 1 1 Vrmrvmfsui/iP l/i МНПЖРПТВЯННЫЙ ДОСТУП

Рис. 11.2. На заре создания телефонной связи для каждой магистральной телефонной линии бшо необходимо уста­навливать два провода

Может возникнуть вопрос: как преобразовать немодулированный сигнал так, чтобы он использовал более высокий диапазон частот? Ответ: при помощи наложения или смешивания (модуляции) информационного сигнала и синусоидального сигнала фикси­рованной частоты.

Если два модулируемых входных сигнала описываются синусоидами с частотами f_A и /_в, их смешение или перемножение дает частоты f_{A + B} и f_A __в. Процесс модуляции описывается следующим тригонометрическим равенством:

cos A cos В = -i[cos(A + В) + cos(A - В)]. (11-3)

На рис. 11.4, а показано модулирование типичного голосового телефонного сигнала x(t) (частоты немодулированного сигнала принадлежат диапазону 300-3400 Гц) сину­соидальным сигналом с частотой 20 кГц. Двусторонний спектр немодулированного сигнала, |Х(/)|, показан на рис. 11.4, а. Может ли смеситель сигналов быть линейным устройством? Нет. Выходной сигнал линейного устройства будет иметь те же состав-

более высоких частот, по сравнению с смодулированным спектром, и центрирован теперь на частоте 20 кГц. Данный спектр называют двухполосным (double-sideband — DSB), поскольку информация находится в двух различных диапазонах частот. На рис. 11.4, в показана нижняя боковая полоса (lower sideband — LSB), которой принад­лежат частоты 16 600-19 700 Гц. Иногда нижнюю боковую полосу называют инверти­рованной боковой полосой, поскольку частотные составляющие этой полосы располо­жены в обратном порядке, по сравнению с немодулированным сигналом. Подобным образом фильтрование может использоваться для выделения верхней боковой полосы (upper sideband — USB), которой, как показано на рис. 11.4, г, принадлежат частоты 20 300-23 400 Гц. Данную боковую полосу иногда называют прямой, поскольку час­тотные составляющие этой полосы расположены в том же порядке, что и в немодули- рованном сигнале. Обе боковые полосы спектра DSB содержат одну и ту же инфор­мацию. Таким образом, для восстановления исходных данных немодулированного сигнала необходима лишь одна боковая полоса — верхняя или нижняя.

На рис. 11.5 приведен простейший пример технологии FDM. В данном случае реа­лизована схема с тремя каналами передачи речи. В канале 1 голосовой сигнал из диа­пазона 300-3 400 Гц модулируется сигналом с частотой 20 кГц. В каналах 2 и 3 ана­логичный голосовой сигнал модулируется сигналами с частотами 16 и 12 кГц. В при­веденном примере сохраняются лишь нижние боковые полосы. Результатом смешивания и фильтрации (для удаления верхних боковых полос) являются сдвину­тые по частоте сигналы, показанные на рис. 11.5. Суммарный выходной сигнал есть суммой трех сигналов и принадлежит диапазону 8,6-19,7 кГц.

  12 кГц Рис. 11.5. Простейший пример FDM. Три сдвинутых по частоте канала передачи речи

На рис. 11.6 представлены два наиболее низких уровня иерархии уплотнения теле­фонных каналов с использованием FDM. Первый уровень состоит из группы 12 кана­лов, модулируемых поднесущими с частотами из диапазона 60-108 кГц. Второй уро­вень, состоящий из пяти групп (60 каналов), называют супергруппой. Супергруппа мо-

111 РягппопопРимо пдп\/пгя гса'зм

дулируется поднесущими с частотами из диапазона 312-552 кГц. Уплотненные каналы теперь рассматриваются как составной сигнал, который может передаваться по кабе­лю или модулироваться несущей с целью последующей радиопередачи.

60 кГц

0,3 кГц

Голосовой канал (0,3-3,4 кГц)

Основная подгруппа (12 каналов) (60-108 кГц)

Поднесущие

групп

Основная сверхгруппа (60 каналов) (312-552 кГц)

Рис. 11 6. Схема модулирования типичной системы уплотнения с частотным разделением

11.1.1.2. Множественный доступ с частотным разделением в спутниковых системах

Большинство спутников связи расположено на геостационарной или геосинхронной орбите. Это означает, что спутник находится на круговой орбите, лежащей в плоскости земного экватора. При этом спутник находится на такой высоте над уровнем моря (приблизительно 35 830 км), на которой период его обращения вокруг Земли равен пе­риоду вращения самой Земли. Поскольку при наблюдении с Земли такие объекты ка­жутся неподвижными, три спутника, расположенных через 120° друг от друга, позволяют охватить территорию всего земного шара (за исключением, полярных областей). Боль­шинство спутниковых систем связи используют нерегенеративные ретрансляторы или транспондеры. Нерегенеративный означает, что сигналы “земля-спутник” усиливаются, сдвигаются по частоте и ретранслируются на Землю без обработки сигнала, демодуля­ции или повторной модуляции. Наиболее широко используемым диапазоном в коммер­ческих системах спутниковой связи является так называемая полоса С (C-band). В дан­ном диапазоне для передачи сигнала “земля-спутник” применяется несущая частота

6 ГГц и частота 4 ГГц передачи сигнала “спутник-земля”. Согласно международным соглашениям, для систем передачи в полосе С разрешено использовать любой спутник, работающий в спектральном диапазоне шириной в 500 МГц. В большинстве случаев та­кой спутник имеет 12 транспондеров с шириной полосы 36 МГц каждый. Наиболее

Г“ по do 1 1 Vn плтиаима м hjiunwor’'TRoi-11-luiM пОГЧЛ/П

распространенные транспондеры работают в режиме FDM/FM/FDMA (уплотнение с частотным разделением, частотная модуляция, множественный доступ с частотным раз­делением). Рассмотрим составляющие указанного режима.

1. FDM. Сигналы, подобные телефонным, имеющие одиночную боковую полосу шириной 4 кГц, обрабатываются с использованием FDM, в результате чего фор­мируется составной многоканальный сигнал.

2. FM. Составной сигнал модулируется несущей и передается на спутник.

3. FDMA. Поддиапазоны полосы транспондера (36 МГц) могут распределяться меж­ду различными пользователями. Каждому пользователю выделяется определен­ная полоса, на которой он получает доступ к транспондеру.

Таким образом, составные каналы FDM модулируются (FM), после чего информа­ция передается на спутник, будучи распределенной по различным полосам в соответ­ствии с системой FDMA. Основным преимуществом технологии FDMA, в сравнении с TDMA, является простота. Каналы FDMA не требуют синхронизации или централи­зованного распределения времени. Каждый из каналов независим от остальных. Позднее будут рассмотрены преимущества TDMA в сравнении с FDMA.

11.1.2. Уплотнение/множественный доступ с временным разделением

На рис. 11.3 показано совместное использование ресурса связи, выполняемое посредством распределения частотных диапазонов. На рис. 11.7 тот же ресурс связи распределен путем предоставления каждому из М сигналов (или пользователей) всего спектра в течение не­большого отрезка времени, называемого временным интервалом (time slot). Промежутки времени, разделяющие используемые интервалы, называются защитными интервалами (guard time). Защитный интервал создает некоторую временного неопределенность между соседними сигналами и выступает в роли буфера, снижая тем самым интерференцию. На рис. 11.8 приведен пример использования технологии TDMA в спутниковой связи. Время разбито на интервалы, называемые кадрами (frame). Каждый кадр делится на вре­менные интервалы, которые могут быть распределены между пользователями. Общая структура кадров периодически повторяется, так что передача данных по схеме TDMA — это один или более временных интервалов, которые периодически повторяются на протя­жении каждого кадра. Каждая наземная передающая станция транслирует информацию в виде пакетов таким образом, чтобы они поступали на спутник в соответствии с установ­ленным расписанием. После принятия транспондером такие пакеты ретранслируются на Землю вместе с информацией от других передающих станций. Принимающая станция де­тектирует и разуплотняет уплотненные данные соответствующего пакета, после чего ин­формация поступает к соответствующим пользователям..*

11.1.2.1. TDM/TDMA с фиксированным распределением временных, интервалов

Простейшая схема TDM/TDMA именуется TDM/TDMA с фиксированным распределени­ем. При использовании такой схемы М временных интервалов, составляющих кадр, зара­нее распределены между источниками сигнала на достаточно длительный промежуток времени. На рис. 11.9 в виде блок-схемы показана работа такой системы. Операция уплот­нения состоит в предоставлении каждому источнику возможности использовать один или более интервалов. Разуплотнение — это распознавание интервалов с последующим рас­пределением данных между соответствующими пользователями.

111 Рясппрлрлрнмр nprvnna пвязи

Время Рис 11.7. Уплотнение с временным разделением   Рис. 118 Типичная конфигурация TDMA

Два коммутирующих ключа на рис. 11.9 должны быть синхронизированы та­ким образом, чтобы сообщение, соответствующее источнику 1, попадало на выход канала 1 и т.д. Само по себе сообщение в общем случае состоит из начальной комбинации битов (preamble) и собственно информационной части. Начальная комбинация обычно состоит из элементов, которые отвечают за синхронизацию, адресацию и защиту от ошибок.

Схема TDM/TDMA с фиксированным распределением является чрезвычайно эф­фективной, когда требования пользователя можно предвидеть, а поток данных значи­телен (т.е. временные интервалы практически всегда заполнены). В случае же пульси­рующего или случайного потока данных указанный метод себя не оправдывает. Рас­смотрим простой пример, представленный на рис. 11.10. Здесь кадр составляют четыре интервала, каждый из которых закреплен за пользователями А, В, С и D. На рис. 11.10, а изображены схемы активности четырех пользователей.

Л t 11 |/Ч\|//Ч^ТПШ 1IJL IIJ П ЛпТ\#П

-Уплотнение -

- Разуплотнение -

6/ — /-й источник S, — /-й получатель

Кадр к +1

М Время -

Начальная
комбинация
битов

Один -«----- временной--------»- интервал

Рис. 119. TDM с фиксированным распределением

На протяжении первого интервала передачи кадра пользователь С не отправляет данных, пользователь В не передает данных в течение второго интервала, а А — в течение третьего. В случае использования TDMA с фиксированным распределением все интервалы кадра распределены заранее Если “владелец” интервала не передает данных в течение указан­ного промежутка времени, данный интервал не используется. На рис. 11.10, б показан по­ток данных и неиспользованные интервалы. Если требования пользователей непредска­зуемы, как в приведенном выше примере, то должны применяться более эффективные ме­тоды с использованием динамического распределения интервалов. Таких методов существует несколько — применение систем с коммутацией пакетов, статистических муль­типлексоров или концентраторов. Данные системы позволяют достигнуть результата, изо­браженного на рис. 11.10, в, где пропускная способность системы остается постоянной благодаря использованию всех доступных временных интервалов.

Номер кадра

1 2 3

Дополнительные доступные временные интервалы

а)

Рис. 11.10. TDM с фиксированным распределением и система с коммутацией пакетов а) схема активности пользователей, б) TDM с фиксированным рас­пределением, в) коммутация пакетов с временным разделением (концентрация)

На рис. 11.3 приводилось распределение ресурса связи по спектральным диапазонам, а на рис. 11.7 был приведен пример его распределения по временным интервалам. На рис. 11.11 представлен более общий способ управления ресурсом связи, позво­ляющий распределять частотные диапазоны на заранее определенный период време­ни. Такую систему множественного доступа называют комбинированной FDMA/TDMA. Для назначения распределения частотных диапазонов рассмотрим случай равномер­ного пропорционального распределения полосы шириной W между М группами (или классами) пользователей. Подобным образом частотный диапазон будем считать раз­битым на полосы шириной W/М Гц, которые будут постоянно доступны соответст­вующим группам. Аналогично для назначения распределения временных интервалов ось времени разбивается на интервалы продолжительностью Т. В свою очередь, каж­дый из кадров разбивается на N интервалов продолжительностью TIN каждый. Пред­положим, 4fo активность пользователей синхронизирована во времени и распреде­ленные интервалы периодично расположены в кадрах. Каждый пользователь может передавать данные, когда начинается его интервал времени, а также на протяжении данного интервала пользователь может использовать выделенную полосу частот. Вре­менной интервал однозначно задается как /и-й интервал кадра п. Обратившись к рис. 11.11, можно описать интервал (п, т) следующим образом:

, ч _ {т-\)Т тТ временной интервал (п,т) = пТ Н--------- — <t<nT + —.

л = 0, 1,...; m = 1, 2,..., N.

W/M

Полоса Л

о

с

пТ Кадр л (л+ 1)7 Кадрл + 1 (л + 2)Т

Рис. 11.11. Ресурс связи: временно-частотное распределение по каналам

Длительность и-го кадра, Т, — это интервал [пТ, (п + 1)7]. Как видно из рис. 11.11, область сигнала является пересечением временного интервала (и, т) и частотного диа­пазона (/). Предположим, что система модуляции/кодирования выбрана таким обра­зом, что полная полоса W ресурса связи может поддерживать скорость передачи дан­ных R бит/с. Для любого частотного диапазона, содержащего полосу W/М Гц, соответ­ствующая скорость передачи данных будет составлять R/М бит/с. Технология FDMA позволяет использовать М диапазонов с шириной полосы 1/М полной ширины полосы

Гпоеэо 1 1 Vnпптиоимо м MurvwomrROUuuiL* ЛПГ!Т\/П

ресурса связи, a TDMA — полный диапазон частот для каждого из N интервалов вре­мени, при этом длительность каждого интервала составит 1/N длительности кадра.

11.1.4. Сравнение производительности FDMA и TDMA

11.1.4.1. Скорость передачи данных FDMA и TDMA

На рис. 11.12 представлены основные различия систем FDMA и TDMA для ресурса связи, поддерживающего скорость передачи данных R бит/с. На рис. 11.12, а полоса системы разделена на М ортогональных полос частот. Следовательно, все М источников 6(1 <т<М) могут одновременно производить передачу данных со скоростью R/М бит/с каждый. На рис. 11.12, б показан кадр, разбитый на М ортогональных временных интер­валов. Таким образом, каждый из М источников передает данные со скоростью R бит/с, что в М раз больше скорости передачи от пользователя FDMA за время (1/М). В обоих случаях источник б_т передает информацию со средней скоростью R/М бит/с.

a) FDMA

б) TDMA

Пакеты в очереди Размер = Ь бит/пакет

Рис. 11.12. Сравнительное представление технологий FDMA/TDMA: a) FDMA: частота делится на М ортогональных частотных диапазонов; б) TDMA: вре­мя разделено на М ортогональных временных интервалов (один пакет на ин­тервал времени)

Пусть информация, передаваемая каждым источником на рис. 11.12, собирается в 6-битовые группы или пакеты. В случае FDMA 6-битовые пакеты передаются за Т се­кунд по каждому из М непересекающихся каналов. Таким образом, полная скорость передачи данных может быть представлена в следующем виде:

При использовании TDMA каждым источником за Т/М секунд передается b бит. Сле­довательно, требуемая скорость передачи данных равна

Дата добавления: 2015-10-28