Основы теории принятая статистических решений 1051 66 страница

12.7.1. Множественный доступ с кодовым разделением

Применение расширенного спектра в системах связи множественного доступа позво­ляет использовать одну частотную полосу для одновременной передачи нескольких сигналов без взаимной интерференции. В главе 11 использование расширенного спек­тра для задач множественного доступа рассматривалось на примере систем FH/CDMA. Данный раздел посвящен системам С DMA, использующим метод прямой последовательности (DS/CDMA). Итак, N пользователей получают индивидуальный

код где i = 1, 2.................... N. Коды являются приблизительно ортогональными, так что

взаимную корреляцию двух кодов считают приближенно равной нулю. Основное пре­имущество такой системы связи — возможность асинхронной передачи данных по всему диапазону различными пользователями. Другими словами, моменты переходов в символах различных пользователей не должны совпадать.

Блок-схема стандартной системы DS/CDMA приведена на рис. 12.33. Первый блок схемы соответствует модуляции данными несущей волны, A cos£%(/). Выход модулято­ра, принадлежащего пользователю из группы 1, можно записать в следующем виде:

S\(t) = A^OcosIcobT + ф,(г)]. (12.56)

Вид полученного сигнала может быть произвольным, поскольку процесс модуляции не ограничивается дополнительными требованиями.

ГаМяМ*- /^1для'='

J₀ ^Ы 1.0 ДЛЯ!ф]

Код

9i(t)

- Приемник■

Рис. 12.33. Множественный доступ с кодовым разделением

Модулированный сигнал умножается на расширяющий сигнал g_t(t), закрепленный за группой 1; результат gi(f)$i(0 передается по каналу. Аналогичным образом для поль­зователей групп от 2 до N берется произведение кодовой функции и сигнала. Доволь­но часто доступ к коду ограничен четко определенной группой пользователей. Резуль­тирующий сигнал в канале является линейной комбинацией всех передаваемых сиг­налов. Пренебрегая задержками в передаче сигналов, указанную линейную комбинацию можно записать следующим образом:

gi(r)ji(f) + g₂(t)s₂(t) +... + (12.57)

Как указывалось ранее, умножение s\(t) на g_t(t) дает в результате функцию, спектр ко­торой является сверткой спектров s,(t) и g_t(t). Поскольку сигнал s,(t) можно считать узкополосным (по сравнению с кодовым или расширяющим сигналом gi(t)), полосы gi(r)ji(f) и g,(r) можно считать приблизительно равными. Рассмотрим приемник, на­строенный на получение сообщений от группы пользователей 1. Предположим, что полученный сигнал и код g](/), сгенерированный приемником, полностью синхрони­зированы между собой. Первым шагом приемника будет умножение полученного сигнала в форме (12.57) на g](r). В результате будет получена функция

gi²(0*i(0

и набор побочных сигналов.

g\(t)g₂(t)s₂(t) + g,(t)g](t)s₃(t) +... + giWgjvftMO- (12.58)

Подобно уравнению (12.14), если кодовые функции {g,(0} взаимно ортогональны, полученный сигнал может быть идеально извлечен при отсутствии шумов, поскольку т т

jgf(t)dt = 1. Побочные сигналы легко отсеиваются системой, так как jg_l(t)g_J(t)dt = О о о

при i Ф j. На практике кодовые функции не всегда идеально ортогональны между со­бой. Следовательно, взаимная корреляция кодов приводит к ухудшению качества свя­зи и ограничивает максимальное число одновременно работающих пользователей.

Рассмотрим частотное представление приемника DS/CDMA. На рис. 12.34, а пред­ставлен широкополосный входной сигнал приемника, включающий в себя сигналы пользователей и побочные (нежелательные) сигналы. Каждый сигнал расширен от­
дельным кодом со скоростью передачи данных R_cb и характеризуется функцией спек­тральной плотности мощности вида sine²(/7Л_сЬ). На графике также представлен полу­ченный приемником тепловой шум, который равномерно распределен по всему диа­пазону. Суммарный сигнал, описанный выражением (12.58), поступает на вход корре­лятора приемника, управляемого синхронизированной копией gi(/)- На рис. 12.34, б представлен спектр, полученный после корреляции (сужения) с кодом g^f). В даль­нейшем пользовательский сигнал, расположенный в информационной полосе частот (центрированной на промежуточной частоте), обрабатывается обычным демодулято­ром. который должен иметь ширину полосы, достаточную для передачи расшифро­ванного сигнала. Побочные сигналы (см. уравнение (12.58)) не проходят процесс су­жения спектра. Поэтому интерферировать с желаемым сигналом будут только сигна­лы, расположенные в его информационной полосе частот.

G(f)

'^onaroni.ui)(л лмгияп

Суженный желательный сигнал

fo а)

б)

Рис. 12.34. Детектирование сигнала расширенного спектра: а) спектр на вхо­де приемника; 6) спектр после корреляции с точным и синхронизированным псевдослучайным кодом

В работе [17] приводится превосходный анализ систем связи DS/SSMA с учетом корреляционных свойств кодовых последовательностей. В работах [18-20] анализиру­ется производительность систем множественного доступа DS и FH при наличии ин­терференции.

12.7.2. Каналы с многолучевым распространением

Рассмотрим систему связи DS с двоичной фазовой манипуляцией при использо­вании канала, имеющего более одного маршрута распространения сигнала от пе­редатчика к приемнику. Данный эффект может быть вызван отражением сигнала, преломлением его атмосферой либо отражением от зданий или других объектов. В итоге многолучевое распространение может вызывать флуктуации мощности сиг­нала на входе приемника. Маршрут прохождения сигнала может включать не­сколько дискретных траекторий, имеющих различные характеристики поглоще­ния и времени задержки. На рис. 12.35 приводится пример двулучевого канала связи. Время задержки прямого сигнала по отношению к отклоненному равно т. Подобное расхождение во времени может приводить к появлению “фантомных изображений” на экране телевизора, а в особо неблагоприятных случаях и к пол­ной потере синхронизации изображения.

Прямой путь распространения   Рис. 12.35. Работа системы связи BPSK, использующей метод прямой последо­вательности, при многолучевом распространении сигнала

В случае системы связи расширенного спектра, в которой использован метод пря­мой последовательности, предположим, что приемник синхронизирован по времени задержки и фазе неотклоненного сигнала. Тогда полученный сигнал может быть вы­ражен следующим образом:

r(t) = Ax(t)g(t)cos cty + схАх(г - r)g(t - x)cos (cty + 0) + n(t). (12.59)

Здесь x(t) — информационный сигнал, g(t) — кодовый сигнал, n(t) — гауссов процесс шума с нулевым средним, х — разница во времени задержки для двух траекторий про­хождения (0< т<7), 0 — случайная фаза, равномерно распределенная в промежутке (О, 2л), а — потери мощности многолучевого сигнала относительно прямого распро­странения. Для приемника, синхронизированного с прямым сигналом, выход корре­лятора может быть представлен следующим образом:

z(t=T)= j[Ar(Og²(f)cosco₀/ +

+aAx(t - x)g(t)g(t - x)cos(oy + 0) + n(t)g(t)]2cos,m₀tdt

где g²(t) = 1. Для x > T_c, g(t)g(t - x) = 0 (для кодов с большими периодами), где Т_Г — дли­тельность элементарного сигнала. Следовательно, если значение Т_с меньше разницы во времени задержки между сигналами с разной траекторией распространения, можно записать следующее:

т

z(t = T) = J[2Ax(/)cos² со₀/ + 2n(/)g(/)cosco₀^f^* = Ах(Т) + п₀(Т), (12.61)

где п₀(Т) — случайная гауссова переменная с нулевым средним. Таким образом, сис­тема связи с расширенным спектром (подобно системе CDMA) эффективно устраняет интерференцию, вызванную многолучевым распространением сигнала, с помощью приемника, скореллированного по коду.

Улучшить производительность системы связи при наличии многолучевого распро­странения сигнала можно и с помощью скачкообразной перестройки частоты. Бы­строе изменение частоты позволяет приемникам избежать потерь мощности сигнала из-за многолучевого распространения. Поскольку рабочая частота приемника изменя­ется до того, как отклоненный сигнал поступает на вход, интерференция между двумя версиями сигнала невозможна.

В соответствии с требованиями Федеральной комиссии связи США (Federal Commu­nications Commission — FCC), эксплуатация радиоустановок без приобретения лицен­зии допускается только для маломощного оборудования (мощностью ниже 1 мВт), за исключением некоторых частот ограниченного использования. В 1985 году сотрудник FCC, доктор Майкл Маркус (Michael Marcus), предложил разрешить применение сис­тем радиосвязи расширенного спектра большей мощности (до 1 Вт) на частотах ISM (Industrial, Scientific and Medical — радиочастотные диапазоны для промышленного, научного и медицинского применения). Допустимые уровни электромагнитного излу­чения для устройств, не требующих лицензирования, определяются в томе 47, части 15 Свода федеральных постановлений США (Code of Federal Regulations — CFR). Для простоты их называют правилами “Part-15”. Требования относительно систем расши­ренного спектра содержатся в разделе 15.247.

Частоты ISM могут использоваться по прямому назначению (например, оборудо­ванием для диатермии) или же для правительственных нужд в экстренных случаях (к примеру, системами обнаружения). В обоих случаях используемое оборудование явля­ется источником мощных электромагнитных полей, которые могут интерферировать с обычными каналами связи. Частоты ISM чрезвычайно “зашумлены”. Нелицензиро- ванное устройство радиосвязи может вызвать нежелательные эффекты для пользова­теля, имеющего лицензию. Необходимым требованием для указанных устройств явля­ется устойчивость к интерференции. В то же время создание помех для других поль­зователей запрещено.

В соответствии с правилами Part-15 среднее время использования частот для сис­тем FH не должно превышать 0,4 с (скорость перестройки частоты должна быть не ниже 2,5 скачков/с). Для систем, использующих метод прямой последовательности, минимальное значение коэффициента расширения спектра сигнала должно состав­лять 10 дБ. Для смешанных систем связи, использующих одновременно метод прямой последовательности и метод перестройки частоты, это значение составляет 17 дБ. Для систем связи, которые не подлежат лицензированию, были выделены три спектраль­ные области ISM. Некоторые параметры, связанные с использованием данных облас­тей, приводятся в табл. 12.1.

Таблица 12.1. Требования к использованию систем связи расширенного спектра в соответствии с правилами Part-15

Полоса ISM	Полная ширина полосы	Максимальная ширина полосы на канал (FH)*	Минимальное количество скачков частоты на канал	Минимальная ширина полосы иа канал (DS)*
902-928 МГц	26 МГц	500 кГц	25-50[9]	500 кГц
2,4000-2,4835 ГГц	83,5 МГц	1 МГц		500 кГц
5,7250-5,8500 ГГц	125 МГц	1 МГц		500 кГц

•Максимальная ширина полосы на канал для систем со скачкообразной перестройкой частоты равна 20 дБ. Минимальная ширина полосы на канал для системы, использующей метод прямой последовательности, равна 6 дБ.

В результате послабления требований относительно максимально допустимых уров­ней мощности, коммерческими компаниями было разработано множество устройств ра­диосвязи расширенного спектра. Данные устройства значительно превосходят по воз­можностям низкочастотное радиооборудование низкой мощности, которое использова­лось ранее. Среди новых коммерческих применений технологии расширенного спектра можно назвать устройства связи офисной техники (например, совместное использование принтера или создание беспроводных локальных сетей), телефонную радиосвязь, торго­вое оборудование (кассовые аппараты, сканеры штрих-кода).

12.7.4. Сравнительные характеристики систем DS и FH

Теоретически системы связи, использующие метод прямой последовательности (direct sequence — DS) и скачкообразную перестройку частоты (frequency hopping — FH), могут обладать равной производительностью (например, при полном отсутствии по­мех или в открытом пространстве). Для мобильных устройств связи со значительными задержками многолучевого распространения, метод прямой последовательности наи­более приемлем, так как все побочные версии сигнала, время отставания которых превышает время передачи элементарного сигнала, являются “невидимыми” для при­емника (см. раздел 12.7.2). Системы FH могут быть эффективны в такой же степени, только если скорость перестройки частоты выше скорости передачи данных, а ширина используемой полосы достаточно велика (см. главу 15).

Использование системы радиосвязи со скоростной перестройкой частоты (fast fre­quency hopping — FFH) может быть связано со значительными материальными затра­тами (в основном, из-за необходимости применения высокоскоростных частотных синтезаторов). Скорость изменений частоты коммерческих систем FH, как правило, ниже скорости передачи данных, и поэтому такие системы связи обладают свойствами низкочастотных радиоусгройств. Отметим, что интерференция при использовании медленной перестройки частоты (slow frequency hopping — SFH) и метода прямой по­следовательности несколько отличается. Для устройств SFH характерно случайное по­явление мощных пакетов ошибок. При использовании DS появление помех более равномерно распределено во времени, причем шумы являются непрерывными и менее мощными по сравнению с устройствами SFH. При высокой скорости передачи данных негативное влияние многолучевого распространения сигнала более значительно для систем SFH. Для уменьшения этого влияния необходимо на протя­жении длительного времени использовать чередование битов сигнала (см. главу 15). Сфера применения SFH ограничивается обеспечением разнесения в стационарных (или имеющих низкую скорость передвижения) системах радиосвязи. Кроме того, SFH может использоваться просто для удовлетворения стандарта Part-15. Создание радиосистем DS с большим значением коэффициента расширения спектра также мо­жет быть достаточно дорогостоящим (из-за применения высокоскоростных контуров). Чтобы избежать использования высокоскоростных контуров, значение коэффициента расширения обычно выбирают не более 20 дБ [29].

Пример 12.5. Детектирование сигналов, скрытых шумами

В разделе 12.1.1.1 было показано, что расширение спектра не дает преимуществ при нали­чии тепловых шумов. В данном примере будет доказано, что любое значение E_b/No, доступ­ное для низкочастотной системы, остается неизменным после расширения спектра. Иными словами, применение расширенного спектра не дает определенных преимуществ при нали­чии тепловых шумов, однако и не ухудшает качество связи. Следовательно, расширение

1? 7 l/l^nnnk^nRawMP г* о а-эм пап ммпоиипгп гпо^тпа сэ ь'Гкммопиог'к'му i ionav
спектра может быть использовано как для удовлетворения требований Part-15, так и для создания систем связи множественного доступа (например, систем CDMA, соответствующих стандарту IS-95).

Расширение спектра методом прямой последовательности позволяет детектировать сигнал, уровень спектральной плотности мощности которого меньше аналогичного параметра шума. На рис. 12.36, а представлен график спектральной плотности мощности полученного сигна­ла с интенсивностью So(f) = Ю~⁵ Вт/Гц и шириной полосы 1 МГц. Поверхность, ограничен­ная графиком, представляет собой прямоугольник. Скорость передачи данных R будем счи­тать равной 10⁶ бит/с. Рассмотрим шум AWGN (изображен без соблюдения масштаба), ко­торый характеризуется спектральной плотностью мощности N₀(f) = 10^-6 Вт/Гц и присутствует на всех частотах диапазона. Требуется найти значение EJNo полученного сиг­нала для рассматриваемого случая узкой полосы частот. После этого рассмотрим расшире­ние описанного выше сигнала (ширина полосы расширенного спектра W_si = 10⁸ Гц), как показано на рис. 12.36, б. При этом полная усредненная мощность сигнала не изменяется по сравнению со случаем узкой полосы. Докажите, что при использовании широкополос­ного приемника E_b/No полученного сигнала не изменится по сравнению с низкочастотным сигналом, а следовательно, не изменится и уровень возникновения ошибок.

S₀(f) = Ю-s Вт/Гц

N₀(f) = 10"⁶ Вт/Гц

W= 10⁶Гц а)

Решение

До расширения спектра полная усредненная мощность сигнала равна 5= 10“⁵ Вт/Гц х 10⁶ Гц = 10 Вт. Определим полную среднюю мощность шума: N = 10"⁶ Вт/Гц х 10⁶ Гц =

1 Вт. Еь/No полученного сигнала может быть записано в следующем виде:

Е_ь _ S / R ЮВт/10⁶бит/с

N₀ N₀ 1(Г⁶ Вт/Гц

После расширения спектра спектральная плотность мощности сигнала So У) уменьшается во столько же раз, во сколько возрастает ширина полосы (в данном случае, на 2 порядка). Следова­тельно, полная усредненная мощность сигнала после расширения по-прежнему равна 10 Вт.

Спектральная плотность мощности шума AWGN не снижается после расширения спектра. Пол­ная усредненная мощность шума равна N'= 10^-6 Вт/Гц х 10⁸ Гц = 100 Вт. Таким образом, E_h/N₀ полученного сигнала после расширения может быть выражено в следующем виде:

Е_ь SIR S (W^A 5 „ 10Вт ^

— =---------- =------ —¹— =----- G =------------ х 100= Шили 10 дБ,

N₀ N'/W_ss N'K R) N' ^p 100Вт

где коэффициент расширения спектра сигнала G„ - W^/R = 100 Процесс детектирования скры­тых в шуме сигналов расширенного спектра с использованием прямой последовательности не по­зволяет привести интуитивно понятную иллюстрацию (рис. 12.36, 6). Подобным образом в выра­жении для принятого E_b/No после расширения спектра мощность сигнала связи равна 10 Вт, а мощность шума — 100 Вт, и снова интуитивно ничего нельзя сказать о возможности детектирова­ния сигнала. Значение E_b/No, аналогичное случаю с узкой полосой частот, позволяет получить ко­эффициент расширения спектра сигнала (который затруднительно представить визуально).

12.8. Сотовые системы связи

Беспроводные системы связи, в частности сотовые, используются для персональной

связи сравнительно недолго. Наиболее важные моменты развития этой отрасли пред­ставлены ниже.

Годы

• 1921 Начало работы радиодиспетчерской полицейской службы в Детройте, штат

Мичиган.

• 1934 Применение систем мобильной связи с использованием амплитудной мо­

дуляции (amplitude modulation — AM) сотрудниками государственной и муниципальной полиции США.

• 1946 Для абонентов коммутируемой телефонной сети общего пользования

(public-switched telephone network — PSTN) стало возможным использова­ние радиотелефонов.

• 1968 Начало разработок концепции сотовой связи в лабораториях корпорации Bell.

• 1981 Стандарт NMT (Nordic Mobile Telephone — северная мобильная связь), разра­

ботанный Ericsson Corporation для трех скандинавских стран, становится пер­вой системой сотовой связи, работающей в реальных условиях.

• 1983 Корпорация Ameritech (Чикаго, США) начинает использование стандарта

AMPS (Advanced Mobile Phone System — усовершенствованная система мо­бильной радиотелефонной связи) с применением частотной модуляции.

• 1990-е Во всем мире начинается использование цифровой сотовой связи второго

поколения. Система GSM (Global System for Mobile — глобальная система мобильной связи) получает распространение по всей Европе. Множество различных стандартов, применяемых ранее, становятся непрактичными в использовании.

• 1990-е В США используются системы цифровой связи второго поколения IS-54, а

также их модификации IS-136 (TDMA) и IS-95 (CDMA).

• 2000-е Международная стандартизация цифровых систем связи третьего поколе­

ния позволит сделать роуминг доступным практически во всем мире. Сре­ди дополнительных преимуществ нового стандарта сотовой связи — воз­можность подключаться к разным системам PSTN, используя один теле­фон, а также доступ к системам высокоскоростной пакетной передачи данных (например, 1Р-сети).

ЛО Й Г'гчтгчпию гмгтомк! гвачм

На рис. 11.3 и 11.7 иллюстрируется совместное использование ресурса связи для схем FDMA и TDMA. При FDMA различные полосы частот являются взаимно ортого­нальными (предполагается идеальная фильтрация). Для TDMA взаимно ортогональ­ными являются различные временные интервалы (предполагается идеальная синхро­низация). Аналогичный случай ортогональности различных каналов для системы CDMA со скачкообразной перестройкой частоты представлен на рис. 11.14, причем подразумевается, что коды управления частотными скачками позволяют всем абонен­там использовать разные временные интервалы и частоты. Графически несложно изо­бразить процесс передачи данных со скачкообразной перестройкой частоты и пере­ключением временных интервалов при отсутствии конфликтных ситуаций. Однако при использовании системы расширения спектра методом прямой последовательности (direct-sequence spread-spectrum — DS/SS) графическое представление необходимых условий ортогональности для многих пользователей, одновременно работающих в од­ном спектре, будет нелегкой задачей. На рис. 12.37 представлены три различных сиг­нала DS/SS, расширенных по широкому диапазону частот, находящемуся ниже уров­ня мощности шумов и интерференции. Считается, что шумы и интерференция явля­ются гауссовыми и широкополосными; их спектральная плотность мощности равна N₀ +1₀. В связи с примером, приведенным на рис. 12.37, наиболее часто возникает во­прос, как один из этих сигналов может детектироваться, если все они находятся по соседству в спектральной области и скрыты в шумах и помехах, вызванных интерфе­ренцией. Детектор DS/SS проверяет корреляцию полученного сигнала с псевдослу­чайным кодом определенного пользователя. Если псевдослучайные коды взаимно ор­тогональны, то в течение длительного времени приема средняя мощность всех сигна­лов других пользователей будет равна нулю. Если же условие взаимной ортогональности не выполняется, в процессе детектирования будет происходить ин­терференция между сигналами разных пользователей.

Спектральная плотность мощности

  Рис. 12.37. Три сигнала DS/SS в одной спектральной области

В системе мобильной телефонной связи с использованием CDMA сигналы разных пользователей интерферируют между собой. Это происходит по следующим причинам.

1. Корреляция двух различных расширяющих кодов, принадлежащих одному се­мейству идеально ортогональных длинных кодов, может не равняться нулю в те­чение короткого времени, такого как длительность передачи одного символа.

-гоп

2. Для обслуживания большого числа пользователей, как правило, необходимы длин­ные коды. При разработке таких кодов можно добиться малой взаимной корреля­ции, но при этом сложно получить идеальную взаимную ортогональность.

3. Многолучевое распространение сигнала и неидеальная синхронизация приводят к интерференции элементарных сигналов различных пользователей.

Рассмотрим канал обратной связи (от мобильного устройства к базовой станции), рабо­тающий в перегруженной сотовой ячейке. Интерференция в данном случае вызвана одно­временным присутствием многих сигналов CDMA и превосходит по мощности помехи, вызванные тепловым шумом. Следовательно, влиянием тепловых шумов при наличии вза­имной интерференции сигналов можно пренебречь. Тогда при N₀«/₀ для отношения EJI₀ принятого сигнала, обозначенного как (£(//₀),_фИН, можно записать

(12.62)

Здесь G_p - W_s/R — коэффициент расширения спектра сигнала, — ширина полосы расширенного спектра, S — полученная мощность сигнала одного из пользователей, / — мощность помех, вызванных интерференцией со всеми остальными пользовате­лями. Из уравнения (12.62) следует, что даже если полученные помехи значительно превосходят по мощности сигнал пользователя, необходимую величину EJI₀ можно получить за счет коэффициента расширения спектра (посредством механизма провер­ки корреляции с кодом). Если базовая станция связи управляет мощностью сигнала и, следовательно, полученная мощность сигнала каждого из пользователей сбалансиро­вана, то можно записать I = Sx(M-1), где М— полное число пользователей, внося­щих вклад в интерференцию на входе приемника. Теперь можно выразить (£у/о)_пр„„ через коэффициент расширения спектра и число активных пользователей в ячейке:

(12.63)

Следует отметить, что {EJIq).^ в уравнении (12.63) аналогично EJJ₀ для приемника, полу­чающего подавляемый сигнал в уравнении (12.41), причем J₀ и J соответствуют /₀ и /. Сис­темы CDMA подвержены интерференции (шумы считают широкополосными и гауссовы­ми) независимо от того, чем она вызвана — преднамеренными помехами, случайными ис­точниками сигналов или же самими пользователями. Будем считать, что G_p и необходимое значение EJI₀ (обозначим как (EJIn)^) известны. Используя уравнение (12.63), можно за­писать максимально допустимое количество пользователей (источников интерферирующих сигналов) в сотовой ячейке для заданного уровня ошибок:

Отметим, что уравнение (12.63) показывает, что для перегруженной ячейки интерфе­ренция накладывает ограничения на использование технологии CDMA. К примеру, если количество активных пользователей в ячейке внезапно возрастет вдвое, то полу­ченное £у/₀ уменьшится в два раза. Аналогично из уравнения (12.63) следует, что уменьшение (Е^1_й)_1ре6 позволяет увеличить максимально допустимое количество поль-

зователей. Ниже приводится список других факторов, от которых зависит число поль­зователей в ячейке.

• Разделение по секторам или коэффициент направленного действия (КНД) антенны

G_a. Ячейка может быть разделена на три сектора по 120° с помощью трех на­правленных антенн с КНД порядка 2,5 (или 4 дБ). Данный коэффициент опре­деляет, во сколько раз может быть увеличено количество пользователей.

• Фактор активности речи G_v. В среднем в процессе разговора около 60% времени занимают паузы между словами и фразами, а также время слушания. Следова­тельно, для непосредственной передачи сигнала необходимо лишь 40% общего времени связи, т.е. время, когда один из собеседников говорит. Для каналов передачи речи данный факт позволяет увеличить количество пользователей в число раз, равное коэффициенту G_v, 2,5 (или 4 дБ).

• Фактор интерференции от внешних ячеек Н₀. При технологии CDMA может приме­няться 100%-ное повторное использование частоты (см. раздел 12.8.2). Все соседние ячейки могут использовать один и тот же спектр. Тогда, кроме заданного уровня интерференции 1„ внутри ячейки существует дополнительная внешняя интерфе­ренция. Если потери сигнала описываются функцией четвертой степени (см. раздел 15.2.1), мощность внешней интерференции можно считать равной 55% от полной мощности интерференции внутри ячейки [30, 31]. Следовательно, полная интерфе­ренция может быть записана в виде 1,55 /_х. Число пользователей уменьшается в со­ответствии с коэффициентом Я₀, который равен 1,55 (или 1,9 дБ).

• Фактор несинхронной интерференции у. При оценке уровня интерференции пользо­вателей, находящихся внутри и снаружи ячейки, было сделано предположение, что все используемые каналы идентичны (т.е. рабочие характеристики одинаковы для всех пользователей, передающих голосовые сигналы). Предположим также, что ин­терференция, связанная с сужением, может аппроксимироваться случайной гауссо­вой переменной. Будем считать, что пользователи равномерно распределены по площади ячейки, а управление мощностью в каждой из ячеек идеально. Наихудший случай — когда все интерферирующие между собой сигналы синхронизованы по фазе и элементарному сигналу. Для несинхронного канала связи ситуация будет лучше. В данном случае в уравнение (12.64) вводится коэффициент у, описываю­щий интерференцию, вследствие чего максимально возможное количество пользо­вателей увеличивается по сравнению с наихудшим сценарием. Если считать, что элементарный сигнал можно графически представить в виде идеального прямо­угольника, значение у равно 1,5 [31-34]. Вообще, данное значение зависит от фор­мы функции, описывающей элементарный сигнал [31].

Дата добавления: 2015-10-28