Definicja systemu szerokopasmowego z celowym rozpraszaniem widma

1.

Definicja systemu szerokopasmowego z celowym rozpraszaniem widma

(ang: Spread Spectrum System )

2.

Ogólne schematy nadajników i odbiorników

3.

Najważniejsze modulacje (DS, FH, TH)

3.

Najważniejsze modulacje (DS, FH, TH)

4.

Najważniejsze własności systemów DS i FH

5.

Przykładowe zastosowania

6.

Metody zwielokrotniania sygnałów

(częstotliwościowe, czasowe, kodowe)

7.

Literatura

1 PTC- Wykład 8

Demodu- lator Modu- Dane

lator Dane

B_i f₀

f₀+1/T

b

Konwencjonalne modulacje wąskopasmowe:

PSK, BPSK, QPSK, FSK, QAM ...

2 PTC- Wykład 8

lator B_i

lator

B_i

b

i T

B 1

T_b ≈

B_i – pasmo systemu T_b – czas trwania bitu

T x(t)

T

t 1

X(f)

f

PTC- Wykład 8 3

+∞

∫

∞

−

= x t e

−

dt f

X ( ) ( )

^{jωt +∞}

∫

∞

−

= X f e df

t

x ( ) ( )

^jωt

+∞

∫

∞

−

∞

<

)

2

( t

x(t) – sygnał

x

energetyczny:

System szerokopasmowy z celowym rozpraszaniem widma (ang:

Spread Spectrum System

) - system

transmisyjny (typowo radiokomunikacyjny) w którym:

widmo sygnału przesyłanego w kanale radiowym jest znacznie szersze od widma sygnału danych,

poszerzanie widma (ang:

spreading

) odbywa się przy pomocy specjalnego sygnału kodowego,

niezależnego od przesyłanych danych,

przy odbiorze następuje

despreading

przy użyciu przy odbiorze następuje

despreading

przy użyciu zsynchronizowanego z kodem nadawczym kodu odbiorczego, na ogół identycznego z nadawczym;

jednocześnie w odbiorniku następuje rozproszenie zakłóceń dzięki czemu uzyskuje się tzw. zysk

modulacyjny (ang:

Processing Gain

).

4 PTC- Wykład 8

Modu lator

Spreader

Dane De-

spreader Demodu

lator

B_i B_ss B_ss B_i

B_ss >> B_i

c_r(t) sygnał c(t)

kodowy

Generator sygnału kodowego

Synchronizacja

Generator sygnału kodowego

5 PTC- Wykład 8

x^*(t)

B_i B_ss

Demod.

PSK

ω

x(t) s(t) d(t)

c(t)

d^*(t)

SSRW - Wykład 1 6

c_r(t) cosω₀t c(t)

) ( cos

) ( )

(t d t ₀t c t

s = ⋅

ω

⋅

) ( )

(t c t

c = _r

1 ) ( )

(t c t =

c _r 

−

= + 1 ) 1

(t c

t t

d t

c t t

c t d t

x^*( ) = ( ) ( )cos(

ω

₀ ) _r ( ) = ( )cos

ω

₀

T_b

T d(t)

c(t)

PTC- Wykład 8 7

T_c

S(t)

f D(f)

X(f)

c b i

ss

T T B

PG = B =

SSRW - Wykład 1

8

f B_i

Tb

f 1

0 −

Tb

f 1

0 + f0

S(f)

f0

Tc

f 1

0 −

B_ss f

Tc

f 1

0 +

S_wy(t) S_we(t) Procesor

sygnału

η_we(t) η_wy(t)

PTC - Wykład 8 9

wy wy we we

P P N

S

P P N

S

S wy

S we

η η

=



 





=



 





c b i

ss

T T B

PG = B =

B_r

1 i N

f

PTC - Wykład 8 10

Syntezer częstotliwości

Generator PN

Syntezer częstotliwości

Generator PN

Modulator FSK

Dane Demodulator

FSK ^Dane

Zysk modulacji: PG=N

c(t) c_r(t)

odporność na zakłócenia (ang: antiinterference )

odporność na zakłócenia celowe (ang: antijamming ) odporność na wielodrogowość (ang: multipath )

mała gęstość widma mocy sygnału

możliwość zastosowania synchronicznego i

asynchronicznego zwielokrotnienia i wielodostępu asynchronicznego zwielokrotnienia i wielodostępu kodowego CDMA (ang: Multiplexing, Code Division Multiple Access )

szerokie pasmo sygnału jest warunkiem

koniecznym dla uzyskania wąskiej funkcji funkcji autokorelacji

PTC - Wykład 8 11

Model kanału

PTC - Wykład 8 12

τ₁ τ₂ τ₃

Odb Odb Nad

Niezakłócanie systemów konwencjonalnych Niska wykrywalność (ang: low probability of intercept )

P_S

PTC - Wykład 8 13

N₀

P_S

N dB S =10

d PG

poziom szumu N₀ system klasyczny

system SS

odbiór poniżej poziomu szumu

Wąska i dobrze zdefiniowana (trójkątna) funkcja autokorelacji umożliwia precyzyjny pomiar

odległości i czasu (ang: high resolution ranging, universal timing)

universal timing) Tc = 1/Bss

PTC- Wykład 8 14

Pseudo Noise, Direct Sequence:

◦ IS 95, CDMA ONE, CDMA 2000, UMTS

◦ Wi- Fi

◦ Systemy nawigacyjne: GPS, Galileo, Glonass

Frequency Hopping:

Frequency Hopping:

◦ Bluetooth

◦ GSM

◦ Flash OFDM

PTC- Wykład 8 15

FDM - Frequency Division Multiplexing,

FDMA - Frequency Division Multiple Access, TDM - Time Division Multiplexing,

TDMA - Time Division Multiple Access, CDM - Code Division Multiplexing, CDM - Code Division Multiplexing,

CDMA - Code Division Multiple Access,

SDM - Space Division Multiplexing (Access), MIMO - Multiple In Multiple Out = SDM + CDM

PTC - Wykład 8 16

B_ss

N

N O

• O

•

•

•

•

•

∆f >2_¹

Td ∆f =_¹

S(f) Td

S(f)

OFDM FDM

PTC- Wykład 8 17

…….

…….

…….

…….

f_i f_i+1 f f_i-1 f_i f_i+1 f

Zwielokrotnienie nie koherentne Zwielokrotnienie koherentne

t Flaga+adres CRC

Flaga+adres CRC

Zwielokrotnienie asynchroniczne (statystyczne), na przykład Internet= komutacja pakietów

PTC - Wykład 8 18

t Zwielokrotnienie synchroniczne, na

przykład telefoniczny system PCM=

komutacja kanałów

0 ……………………………… 31 0 ……………………………… 31

t

PTC- Wykład 8 19

PTC- Wykład 8 20

f f f

FDM t

f

TDM t

PTC- Wykład 8 21

V + 0 _ +

+ 0 _ V 0

0 V X 0 _

_ X V + X

X _ + X V

t f

CDMA-FH

Flash OFDM

f

t CDMA

CDMA DS

PTC - Wykład 8 22

B_ss

N

N O

••• ••• O

R.C. Dixon; Spread Spectrum Systems; John Wiley &

Sons, 1985

A.J. Viterbi; CDMA - Principles of Spread Spectrum Communictaions; Addison-Wesley, 1995

S. Glisic, B. Vucetic; Spread Spectrum CDMA Systems for Wireless Communications; Artech House, 1997 for Wireless Communications; Artech House, 1997 W. Hołubowicz, M. Szwabe; Systemy radiowe z

rozpraszaniem widma CDMA; HOLKOM, 1998

R.E. Ziemer, R.L. Peterson; Digital Communications and Spread Spectrum Systems; Macmillan Publishing Company, 1985

J.S. Lee, L.E. Miller; CDMA Systems Engineering Handbook; Artech House, 1998

PTC - Wykład 8 23