1. Αρχές κατασκευής ασύρματων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων
1.1 Αρχιτεκτονική συστημάτων κυψελωτών επικοινωνιών.
1.2 Εξυπηρέτηση του συνδρομητή από το δίκτυο.
1.3 Μέθοδοι διαχωρισμού συνδρομητών σε κυψελοειδείς επικοινωνίες
1.4 Πρότυπο DECT για επικοινωνία.
1.5 Πρότυπα Bluetooth, Wi-Fi (802.11, 802.16).
2. Συστήματα σύνθετων σημάτων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων.
2.1 Φάσματα σήματος
2.2 Ιδιότητες συσχέτισης σημάτων
2.3 Τύποι σύνθετων σημάτων
2.4 Συστήματα παραγόμενων σημάτων
3. Διαμόρφωση σύνθετων σημάτων
3.1 Γεωμετρική αναπαράσταση σημάτων
3.2 Μέθοδοι πληκτρολόγησης φάσης σημάτων (FM2, FM4, OFM).
3.3 Διαμόρφωση με ελάχιστη μετατόπιση συχνότητας.
3.4 Διαμόρφωση τετραγώνου και τα χαρακτηριστικά της (QPSK, QAM).
3.5 Εφαρμογή τετράγωνων μόντεμ.
4. Χαρακτηριστικά λήψης σήματος στα τηλεπικοινωνιακά συστήματα.
4.1 Πιθανότητα σφαλμάτων διάκρισης M γνωστών σημάτων
4.2 Πιθανότητα σφαλμάτων στη διάκριση M κυμαινόμενων σημάτων.
4.3 Υπολογισμός σφαλμάτων διάκρισης σημάτων Μ με άγνωστα
μη ενεργειακές ρυθμίσεις.
4.4 Σύγκριση συστημάτων σύγχρονης και ασύγχρονης επικοινωνίας.
5. Συμπέρασμα.
6. Αναφορές
1. Αρχές κατασκευής ασύρματων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων
1.1 Αρχιτεκτονική συστημάτων κυψελωτών επικοινωνιών
Ένα σύστημα κυψελοειδούς επικοινωνίας είναι ένα σύνθετο και ευέλικτο τεχνικό σύστημα που επιτρέπει μια μεγάλη ποικιλία, τόσο όσον αφορά τις επιλογές διαμόρφωσης όσο και το σύνολο των λειτουργιών που εκτελούνται. Ένα παράδειγμα της πολυπλοκότητας και της ευελιξίας του συστήματος είναι ότι μπορεί να μεταδίδει τόσο ομιλία όσο και άλλους τύπους πληροφοριών, ιδίως μηνύματα κειμένου και δεδομένα υπολογιστή. Όσον αφορά τη μετάδοση φωνής, με τη σειρά του, μπορεί να εφαρμοστεί η συνηθισμένη αμφίδρομη τηλεφωνική επικοινωνία, η πολυμερής τηλεφωνική επικοινωνία (η λεγόμενη κλήση συνδιάσκεψης - με περισσότερους από δύο συνδρομητές να συμμετέχουν σε μια συνομιλία ταυτόχρονα), το φωνητικό ταχυδρομείο. Όταν οργανώνετε μια κανονική αμφίδρομη τηλεφωνική συνομιλία, ξεκινώντας με μια κλήση, είναι δυνατές οι λειτουργίες αυτόματης επανάκλησης, αναμονής κλήσης, προώθησης κλήσεων.
Ένα σύστημα κυψελοειδούς επικοινωνίας είναι χτισμένο ως μια συλλογή κυψελών, ή κυψελών, που καλύπτουν μια περιοχή εξυπηρέτησης, όπως μια μητροπολιτική περιοχή. Τα κύτταρα συνήθως απεικονίζονται σχηματικά με τη μορφή κανονικών εξαγώνων ίσου μεγέθους (Εικ. 1.1.), που, λόγω της ομοιότητας με τις κηρήθρες μελισσών, ήταν ο λόγος να ονομαστεί το σύστημα κυψελωτό. Η κυψελοειδές, ή κυψελοειδές, δομή του συστήματος σχετίζεται άμεσα με την αρχή της επαναχρησιμοποίησης συχνότητας - τη βασική αρχή του κυψελοειδούς συστήματος, η οποία καθορίζει την αποτελεσματική χρήση του εκχωρημένου εύρους συχνοτήτων και την υψηλή χωρητικότητα του συστήματος.
Ρύζι. 1.1. Κυψέλες (κελιά) του συστήματος που καλύπτουν ολόκληρη την περιοχή εξυπηρέτησης.
Στο κέντρο κάθε κυψέλης υπάρχει ένας σταθμός βάσης που εξυπηρετεί όλους τους κινητούς σταθμούς (ραδιοτηλεφωνικά σύνολα συνδρομητών) εντός της κυψέλης του (Εικ. 1.2.). Όταν ένας συνδρομητής μετακινείται από το ένα κύτταρο στο άλλο, η υπηρεσία του μεταφέρεται από τον ένα σταθμό βάσης στον άλλο. Όλοι οι σταθμοί βάσης του συστήματος, με τη σειρά τους, συνδέονται με το κέντρο μεταγωγής, από το οποίο υπάρχει πρόσβαση στο Δίκτυο Διασυνδεδεμένων Επικοινωνιών (ICN) της Ρωσίας, ιδίως, εάν συμβαίνει σε μια πόλη, πρόσβαση σε ένα κανονικό αστικό ενσύρματο τηλέφωνο δίκτυο.
Ρύζι. 1.2. Μία κυψέλη με σταθμό βάσης στο κέντρο που εξυπηρετεί όλους τους κινητούς σταθμούς της κυψέλης.
Στο σχ. 1.3. δίνεται ένα λειτουργικό διάγραμμα που αντιστοιχεί στην περιγραφείσα δομή.
Ρύζι. 1.3. Απλοποιημένο λειτουργικό διάγραμμα ενός κυψελωτού συστήματος επικοινωνίας: BS - σταθμός βάσης. PS - κινητός σταθμός (ραδιοτηλέφωνο συνδρομητή).
Στην πραγματικότητα, τα κύτταρα δεν είναι ποτέ αυστηρά γεωμετρικά. Τα όρια των πραγματικών κυψελών έχουν τη μορφή ακανόνιστων καμπυλών ανάλογα με τις συνθήκες διάδοσης και εξασθένησης των ραδιοκυμάτων, δηλ. σχετικά με το έδαφος, τη φύση και την πυκνότητα της βλάστησης και των κτιρίων και παρόμοιους παράγοντες. Επιπλέον, τα όρια κυψέλης γενικά δεν είναι καλά καθορισμένα, καθώς το όριο μεταβίβασης ενός κινητού σταθμού από τη μια κυψέλη στην άλλη μπορεί να μετατοπιστεί σε κάποιο βαθμό με αλλαγές στις συνθήκες διάδοσης ραδιοκυμάτων και ανάλογα με την κατεύθυνση κίνησης του κινητού σταθμού. Ομοίως, η θέση του σταθμού βάσης συμπίπτει μόνο κατά προσέγγιση με το κέντρο της κυψέλης, το οποίο, επιπλέον, δεν είναι τόσο εύκολο να προσδιοριστεί με σαφήνεια εάν το κελί έχει ακανόνιστο σχήμα. Εάν οι σταθμοί βάσης χρησιμοποιούν κατευθυντικές (όχι ισότροπες στο οριζόντιο επίπεδο) κεραίες, τότε οι σταθμοί βάσης στην πραγματικότητα καταλήγουν στα όρια της κυψέλης. Επιπλέον, ένα σύστημα κυψελοειδούς επικοινωνίας μπορεί να περιλαμβάνει περισσότερα από ένα κέντρα μεταγωγής, τα οποία μπορεί να οφείλονται στην εξέλιξη της ανάπτυξης του συστήματος ή στην περιορισμένη χωρητικότητα του διακόπτη. Είναι δυνατή, για παράδειγμα, η δομή του συστήματος του τύπου που φαίνεται στο Σχ. 1.4. - με πολλά κέντρα μεταγωγής, ένα από τα οποία μπορεί να ονομαστεί υπό όρους "κεφαλή" ή "οδηγό".
Ρύζι. 1.4. Σύστημα κυψελοειδούς επικοινωνίας με δύο κέντρα μεταγωγής.
Σκεφτείτε έναν κινητό σταθμό, ο οποίος είναι το απλούστερο στοιχείο ενός συστήματος κυψελοειδούς επικοινωνίας από άποψη λειτουργικότητας και σχεδίασης, και επιπλέον, είναι το μόνο στοιχείο του συστήματος που είναι πραγματικά διαθέσιμο στον χρήστη.
Το μπλοκ διάγραμμα του κινητού σταθμού φαίνεται στην εικ. 1.5. Αποτελείται απο:
Μπλοκ ελέγχου.
Μονάδα πομποδέκτη;
Μπλοκ κεραίας.
Ρύζι. 1.5. Μπλοκ διάγραμμα κινητού σταθμού (ραδιοτηλέφωνο συνδρομητή).
Η μονάδα πομποδέκτη, με τη σειρά της, περιλαμβάνει έναν πομπό, έναν δέκτη, έναν συνθέτη συχνότητας και μια λογική μονάδα.
Η μονάδα κεραίας είναι η απλούστερη σε σύνθεση: περιλαμβάνει την ίδια την κεραία και τον διακόπτη λήψης-εκπομπής. Το τελευταίο για έναν ψηφιακό σταθμό μπορεί να είναι ένας ηλεκτρονικός διακόπτης που συνδέει την κεραία είτε με την έξοδο του πομπού είτε με την είσοδο του δέκτη, αφού ο κινητός σταθμός ενός ψηφιακού συστήματος δεν λαμβάνει και εκπέμπει ποτέ ταυτόχρονα.
Η μονάδα ελέγχου περιλαμβάνει ακουστικό - μικρόφωνο και ηχείο, πληκτρολόγιο και οθόνη. Το πληκτρολόγιο (πεδίο κλήσης με αριθμητικά πλήκτρα και πλήκτρα λειτουργίας) χρησιμοποιείται για την κλήση του αριθμού τηλεφώνου του καλούμενου συνδρομητή, καθώς και για εντολές που καθορίζουν τον τρόπο λειτουργίας του κινητού σταθμού. Η οθόνη χρησιμεύει για την εμφάνιση διαφόρων πληροφοριών που παρέχονται από τη συσκευή και τον τρόπο λειτουργίας του σταθμού.
Η μονάδα πομποδέκτη είναι πολύ πιο περίπλοκη.
Ο πομπός περιλαμβάνει:
Μετατροπέας αναλογικού σε ψηφιακό (ADC) - μετατρέπει το σήμα από την έξοδο του μικροφώνου σε ψηφιακή μορφή και όλη η επακόλουθη επεξεργασία και μετάδοση του σήματος ομιλίας πραγματοποιείται σε ψηφιακή μορφή, μέχρι την αντίστροφη μετατροπή ψηφιακού σε αναλογικό.
Ο κωδικοποιητής ομιλίας κωδικοποιεί το σήμα ομιλίας, δηλ. μετατρέπει ένα ψηφιακό σήμα σύμφωνα με ορισμένους νόμους προκειμένου να μειώσει τον πλεονασμό του, δηλ. προκειμένου να μειωθεί ο όγκος των πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας·
Κωδικοποιητής καναλιού - προσθέτει πρόσθετες (περιττές) πληροφορίες στο ψηφιακό σήμα που λαμβάνεται από την έξοδο του κωδικοποιητή ομιλίας, σχεδιασμένο να προστατεύει από σφάλματα κατά τη μετάδοση σήματος μέσω της γραμμής επικοινωνίας. Για τον ίδιο σκοπό, οι πληροφορίες υποβάλλονται σε ορισμένη επανασυσκευασία (πολλαπλασιασμός). Επιπλέον, ο κωδικοποιητής καναλιού εισάγει πληροφορίες ελέγχου από το λογικό μπλοκ στο μεταδιδόμενο σήμα.
Διαμορφωτής - πραγματοποιεί τη μεταφορά πληροφοριών του κωδικοποιημένου σήματος βίντεο στη συχνότητα του φορέα.
Η σύνθεση του δέκτη αντιστοιχεί βασικά στον πομπό, αλλά με τις αντίστροφες συναρτήσεις των μπλοκ που τον αποτελούν:
Ο αποδιαμορφωτής εξάγει από το διαμορφωμένο ραδιοσήμα ένα κωδικοποιημένο σήμα βίντεο που μεταφέρει πληροφορίες.
Ο αποκωδικοποιητής καναλιού εξάγει πληροφορίες ελέγχου από τη ροή εισόδου και τις στέλνει στο λογικό μπλοκ. οι πληροφορίες που λαμβάνονται ελέγχονται για σφάλματα και τα επιλεγμένα σφάλματα διορθώνονται εάν είναι δυνατόν. Πριν από περαιτέρω επεξεργασία, οι λαμβανόμενες πληροφορίες υποβάλλονται σε επανασυσκευασία (σε σχέση με τον κωδικοποιητή).
Ο αποκωδικοποιητής ομιλίας αποκαθιστά το σήμα ομιλίας που έρχεται σε αυτόν από τον αποκωδικοποιητή καναλιού, μετατρέποντάς το σε φυσική μορφή, με τον εγγενή του πλεονασμό, αλλά σε ψηφιακή μορφή.
Ένας μετατροπέας ψηφιακού σε αναλογικό (DAC) μετατρέπει το λαμβανόμενο σήμα ομιλίας σε αναλογική μορφή και το τροφοδοτεί στην έξοδο του ηχείου.
Ο ισοσταθμιστής χρησιμεύει για την μερική αντιστάθμιση της παραμόρφωσης του σήματος λόγω της πολλαπλής διάδοσης. Στην ουσία, είναι ένα προσαρμοστικό φίλτρο που συντονίζεται σύμφωνα με την εκπαιδευτική ακολουθία συμβόλων που αποτελεί μέρος των μεταδιδόμενων πληροφοριών. το μπλοκ ισοσταθμιστή δεν είναι, γενικά, λειτουργικά απαραίτητο και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να απουσιάζει.
Για έναν συνδυασμό κωδικοποιητή και αποκωδικοποιητή, μερικές φορές χρησιμοποιείται το όνομα κωδικοποιητής.
Εκτός από τον πομπό και τον δέκτη, η μονάδα πομποδέκτη περιλαμβάνει μια μονάδα λογικής και έναν συνθέτη συχνότητας. Η λογική μονάδα είναι, στην πραγματικότητα, ένας μικροϋπολογιστής με τη δική του λειτουργική και μόνιμη μνήμη, ο οποίος ελέγχει τη λειτουργία του κινητού σταθμού. Ο συνθεσάιζερ είναι μια πηγή ταλαντώσεων φέρουσας συχνότητας που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση πληροφοριών μέσω ενός ραδιοφωνικού καναλιού. Η παρουσία ενός τοπικού ταλαντωτή και ενός μετατροπέα συχνότητας οφείλεται στο γεγονός ότι διαφορετικά μέρη του φάσματος χρησιμοποιούνται για μετάδοση και λήψη.
Το μπλοκ διάγραμμα του σταθμού βάσης φαίνεται στην εικ. 1.6.
Ρύζι. 1.6. Μπλοκ διάγραμμα σταθμού βάσης.
Η παρουσία πολλών δεκτών και του ίδιου αριθμού πομπών επιτρέπει την ταυτόχρονη λειτουργία σε πολλά κανάλια με διαφορετικές συχνότητες.
Οι δέκτες και οι πομποί με το ίδιο όνομα έχουν κοινούς συντονιζόμενους ταλαντωτές αναφοράς, οι οποίοι εξασφαλίζουν τον συντονισμένο συντονισμό τους κατά την εναλλαγή από το ένα κανάλι στο άλλο. Για να εξασφαλιστεί η ταυτόχρονη λειτουργία Ν δεκτών για μία λήψη και Ν πομπών για μία κεραία εκπομπής, τοποθετείται ένας διαιρέτης ισχύος για Ν εξόδους μεταξύ της κεραίας λήψης και των δεκτών και ένας διαιρέτης ισχύος για τις εισόδους Ν μεταξύ των πομπών και της κεραίας εκπομπής.
Ο δέκτης και ο πομπός έχουν την ίδια δομή όπως στον κινητό σταθμό, με τη διαφορά ότι δεν υπάρχουν DAC και ADC εδώ, καθώς τόσο το σήμα εισόδου του πομπού όσο και το σήμα εξόδου του δέκτη είναι ψηφιακό.
Η μονάδα διεπαφής γραμμής επικοινωνίας συσκευάζει τις πληροφορίες που μεταδίδονται μέσω της γραμμής επικοινωνίας στο κέντρο μεταγωγής και αποσυσκευάζει τις πληροφορίες που λαμβάνονται από αυτό.
Ο ελεγκτής σταθμού βάσης, ο οποίος είναι ένας αρκετά ισχυρός και τέλειος υπολογιστής, παρέχει έλεγχο στη λειτουργία του σταθμού, καθώς και παρακολούθηση της απόδοσης όλων των μονάδων και κόμβων του.
Το κέντρο μεταγωγής είναι το κέντρο του εγκεφάλου και ταυτόχρονα το κέντρο αποστολής του κυψελοειδούς συστήματος επικοινωνίας, στο οποίο κλείνουν οι ροές πληροφοριών από όλους τους σταθμούς βάσης και μέσω του οποίου παρέχεται πρόσβαση σε άλλα δίκτυα επικοινωνίας - σταθερό τηλεφωνικό δίκτυο, μεγάλες αποστάσεις δίκτυα επικοινωνιών, δορυφορικές επικοινωνίες και άλλα κυψελωτά δίκτυα.
Το μπλοκ διάγραμμα του κέντρου μεταγωγής φαίνεται στην εικ. 1.7. Ο διακόπτης εκτελεί την εναλλαγή των ροών πληροφοριών μεταξύ των αντίστοιχων γραμμών επικοινωνίας. Μπορεί, ειδικότερα, να κατευθύνει τη ροή πληροφοριών από έναν σταθμό βάσης σε έναν άλλο ή από έναν σταθμό βάσης σε ένα σταθερό δίκτυο επικοινωνίας ή αντίστροφα.
Ο διακόπτης συνδέεται με τις γραμμές επικοινωνίας μέσω των κατάλληλων ελεγκτών επικοινωνίας που εκτελούν ενδιάμεση επεξεργασία (συσκευασία/αποσυσκευασία, αποθήκευση buffer) των ροών πληροφοριών. Η γενική διαχείριση της λειτουργίας του κέντρου μεταγωγής και του συστήματος στο σύνολό του πραγματοποιείται από τον κεντρικό ελεγκτή, ο οποίος διαθέτει ισχυρό λογισμικό. Το έργο του κέντρου μεταγωγής περιλαμβάνει την ενεργό συμμετοχή των χειριστών, επομένως, το κέντρο περιλαμβάνει τα κατάλληλα τερματικά, καθώς και μέσα εμφάνισης και καταγραφής (τεκμηρίωσης) πληροφοριών. Ο χειριστής εισάγει δεδομένα για τους συνδρομητές και τις συνθήκες εξυπηρέτησής τους, αρχικά δεδομένα για τους τρόπους λειτουργίας του συστήματος.
Ρύζι. 1.7. Μπλοκ διάγραμμα του κέντρου μεταγωγής.
Σημαντικά στοιχεία του συστήματος είναι οι βάσεις δεδομένων - μητρώο οικίας, μητρώο επισκεπτών, κέντρο ελέγχου ταυτότητας, μητρώο υλικού. Το μητρώο κατοικίας περιέχει πληροφορίες για όλους τους συνδρομητές που είναι εγγεγραμμένοι σε αυτό το σύστημα και για τους τύπους υπηρεσιών που μπορούν να τους παρέχονται. Η τοποθεσία του συνδρομητή καθορίζεται επίσης εδώ για την οργάνωση της κλήσης του και καταγράφονται οι πραγματικά παρεχόμενες υπηρεσίες. Το μητρώο επισκεπτών περιέχει περίπου τις ίδιες πληροφορίες για συνδρομητές - επισκέπτες (περιαγωγής), π.χ. σχετικά με συνδρομητές που είναι εγγεγραμμένοι σε άλλο σύστημα, αλλά επί του παρόντος χρησιμοποιούν υπηρεσίες κινητής επικοινωνίας σε αυτό το σύστημα. Το Κέντρο ελέγχου ταυτότητας παρέχει διαδικασίες για τον έλεγχο ταυτότητας των συνδρομητών και την κρυπτογράφηση μηνυμάτων. Το μητρώο υλικού, εάν υπάρχει, περιέχει πληροφορίες για τους κινητούς σταθμούς που λειτουργούν για τη δυνατότητα συντήρησης και την εξουσιοδοτημένη χρήση τους.
1.2 Υπηρεσία συνδρομητή από το δίκτυο
Διεπαφή - ένα σύστημα σημάτων μέσω του οποίου οι συσκευές ενός κυψελοειδούς συστήματος επικοινωνίας συνδέονται μεταξύ τους. Κάθε κυψελοειδές πρότυπο χρησιμοποιεί πολλές διεπαφές (διαφορετικές σε διαφορετικά πρότυπα).
Από όλες τις διεπαφές που χρησιμοποιούνται στην κινητή επικοινωνία, μία κατέχει μια ιδιαίτερη θέση - αυτή είναι η διεπαφή ανταλλαγής μεταξύ του κινητού και του σταθμού βάσης. Ονομάζεται διεπαφή αέρα. Η επίγεια διεπαφή χρησιμοποιείται αναγκαστικά σε οποιοδήποτε σύστημα κυψελοειδούς επικοινωνίας, με οποιαδήποτε από τις διαμορφώσεις του και στη μόνη δυνατή παραλλαγή για το πρότυπο κυψελοειδούς επικοινωνίας.
Η διεπαφή on-air του συστήματος D-AMPS του προτύπου IS-54 είναι σχετικά απλή (Εικ. 1.8.).
Ένα κανάλι κίνησης είναι ένα κανάλι μετάδοσης φωνής ή δεδομένων. Η μετάδοση πληροφοριών στο κανάλι κυκλοφορίας οργανώνεται με διαδοχικά πλαίσια διάρκειας 40 ms. Κάθε καρέ αποτελείται από έξι χρονικά διαστήματα - κουλοχέρηδες. η διάρκεια της υποδοχής (6,67 ms) αντιστοιχεί σε 324 bit. Με την κωδικοποίηση πλήρους ρυθμού, εκχωρούνται δύο υποδοχές για ένα κανάλι ομιλίας σε κάθε πλαίσιο, δηλ. Ένα τμήμα ομιλίας 20 χιλιοστών του δευτερολέπτου συσκευάζεται σε μία υποδοχή, η οποία είναι το ένα τρίτο του μήκους. Με την κωδικοποίηση μισού ρυθμού, σε ένα κανάλι ομιλίας εκχωρείται μία υποδοχή στο πλαίσιο, δηλ. η συσκευασία του σήματος ομιλίας είναι δύο φορές πιο πυκνή από την κωδικοποίηση πλήρους ρυθμού.
Εικ.1.8. Δομή πλαισίου και υποδοχής του συστήματος D-AMPS (κανάλι κυκλοφορίας, πρότυπο IS-54): Δεδομένα – πληροφορίες ομιλίας. Sync(Sc) – ακολουθία συγχρονισμού (εκπαίδευσης). SACCH – πληροφορίες αργής ευθυγράμμισης καναλιού ελέγχου. CDVCC(CC) - κωδικοποιημένος ψηφιακός κωδικός επιβεβαίωσης χρώματος. G - προστατευτικό κενό. R είναι το μπροστινό διάστημα του παλμού του πομπού. V,W,X,Y - δεκαεξαδικά μηδενικά. Res - ρεζέρβα.
Η υποδοχή έχει ελαφρώς διαφορετική δομή στο κανάλι κίνησης προς τα εμπρός - από το σταθμό βάσης στον κινητό σταθμό και στο κανάλι αντίστροφης κυκλοφορίας - από τον κινητό σταθμό στο σταθμό βάσης. Και στις δύο περιπτώσεις, εκχωρούνται 260 bit για μετάδοση ομιλίας. Άλλα 52 bit καταλαμβάνονται από πληροφορίες ελέγχου και βοηθητικές πληροφορίες. Περιλαμβάνει: μια ακολουθία εκπαίδευσης 28-bit που χρησιμοποιείται για την αναγνώριση της υποδοχής εντός ενός πλαισίου, τον χρονισμό της θυρίδας και τον συντονισμό του ισοσταθμιστή. Μήνυμα σηματοδότησης SACCH 12 bit (παρακολούθηση και έλεγχος). Πεδίο κωδικοποιημένου ψηφιακού χρωματικού κωδικού 12 bit (CDVCC) που χρησιμοποιείται για την αναγνώριση του κινητού σταθμού όταν το σήμα του λαμβάνεται από τον σταθμό βάσης (ο κωδικός εκχωρείται από τον σταθμό βάσης ξεχωριστά για κάθε κανάλι, δηλαδή για κάθε κινητό σταθμό και αναμεταδίδεται από το το τελευταίο πίσω στο σταθμό βάσης).
Τα υπόλοιπα 12 bit δεν χρησιμοποιούνται στο κανάλι προς τα εμπρός (ρεζέρβα), και στο κανάλι αντίστροφης λειτουργίας χρησιμεύουν ως ένα διάστημα προστασίας, κατά το οποίο δεν μεταδίδονται χρήσιμες πληροφορίες.
Στο αρχικό στάδιο της δημιουργίας μιας σύνδεσης, χρησιμοποιείται μια συντομευμένη υποδοχή, στην οποία η ακολουθία συγχρονισμού και ο κώδικας CDVCC επαναλαμβάνονται πολλές φορές, χωρίζονται με μηδενικούς αριθμούς διαφορετικών μηκών. Υπάρχει ένα πρόσθετο προστατευτικό κενό στο άκρο της κοντής υποδοχής. Ο κινητός σταθμός εκπέμπει μικρές υποδοχές έως ότου ο σταθμός βάσης επιλέξει την απαιτούμενη χρονική καθυστέρηση, που καθορίζεται από την απόσταση μεταξύ του κινητού σταθμού και του σταθμού βάσης.
Υπάρχουν πολλά κανάλια επικοινωνίας: συχνότητα, φυσικό και λογικό.
Ένα κανάλι συχνότητας είναι μια ζώνη συχνοτήτων που διατίθεται για τη μετάδοση πληροφοριών ενός καναλιού επικοινωνίας. Πολλά φυσικά κανάλια μπορούν να τοποθετηθούν σε ένα κανάλι συχνότητας, για παράδειγμα, στη μέθοδο TDMA.
Ένα φυσικό κανάλι σε ένα σύστημα πολλαπλής πρόσβασης διαίρεσης χρόνου (TDMA) είναι μια χρονική θυρίδα με έναν συγκεκριμένο αριθμό στην ακολουθία πλαισίων διεπαφής αέρα.
Τα λογικά κανάλια χωρίζονται ανάλογα με τον τύπο των πληροφοριών που μεταδίδονται στο φυσικό κανάλι σε κανάλι κυκλοφορίας και κανάλι ελέγχου. Το κανάλι ελέγχου μεταφέρει πληροφορίες σήματος, συμπεριλαμβανομένων πληροφοριών ελέγχου και πληροφοριών παρακολούθησης της κατάστασης του εξοπλισμού, και το κανάλι κυκλοφορίας μεταφέρει φωνή και δεδομένα.
(Η κίνηση είναι μια συλλογή μηνυμάτων που μεταδίδονται μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας).
Εξετάστε τη λειτουργία ενός κινητού σταθμού εντός μιας κυψέλης του ("οικιακού") συστήματος του, χωρίς παράδοση. Στην περίπτωση αυτή, η λειτουργία του κινητού σταθμού μπορεί να χωριστεί σε τέσσερα στάδια, τα οποία αντιστοιχούν σε τέσσερις τρόπους λειτουργίας:
Ενεργοποίηση και προετοιμασία.
Λειτουργία αναμονής.
Λειτουργία εγκατάστασης επικοινωνίας (κλήση).
Τρόπος επικοινωνίας (τηλεφωνική συνομιλία).
Μετά την ενεργοποίηση του κινητού σταθμού, εκτελείται η προετοιμασία - η αρχική εκκίνηση. Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου, ο κινητός σταθμός διαμορφώνεται ώστε να λειτουργεί ως μέρος του συστήματος - σύμφωνα με τα σήματα που μεταδίδονται τακτικά από τους σταθμούς βάσης στα κατάλληλα κανάλια ελέγχου, μετά την οποία ο κινητός σταθμός μεταβαίνει σε κατάσταση αναμονής.
Ενώ βρίσκεται σε κατάσταση αναμονής, ο κινητός σταθμός παρακολουθεί:
Αλλαγές στις πληροφορίες συστήματος - αυτές οι αλλαγές μπορούν να συσχετιστούν τόσο με αλλαγές στον τρόπο λειτουργίας του συστήματος όσο και με τις κινήσεις του ίδιου του κινητού σταθμού.
Εντολές συστήματος - για παράδειγμα, μια εντολή για επιβεβαίωση της απόδοσής του.
Λήψη κλήσης από το σύστημα.
Αρχικοποίηση κλήσης από δικό του συνδρομητή.
Επιπλέον, ο κινητός σταθμός μπορεί περιοδικά, για παράδειγμα, μία φορά κάθε 10...15 λεπτά, να επιβεβαιώνει τη λειτουργικότητά του μεταδίδοντας κατάλληλα σήματα στον σταθμό βάσης. Στο κέντρο μεταγωγής για κάθε έναν από τους συμπεριλαμβανόμενους σταθμούς κινητής τηλεφωνίας, στερεώνεται μια κυψέλη στην οποία είναι «εγγεγραμμένη», γεγονός που διευκολύνει την οργάνωση της διαδικασίας κλήσης συνδρομητή κινητής τηλεφωνίας.
Εάν μια κλήση προέρχεται από το σύστημα στον αριθμό ενός συνδρομητή κινητής τηλεφωνίας, το κέντρο μεταγωγής κατευθύνει αυτήν την κλήση στον σταθμό βάσης της κυψέλης στην οποία είναι «εγγεγραμμένος» ο κινητός σταθμός ή σε πολλούς σταθμούς βάσης κοντά σε αυτήν την κυψέλη, λαμβάνοντας υπόψη την πιθανή κίνηση του συνδρομητή στο χρόνο που έχει παρέλθει από τη στιγμή της τελευταίας «εγγραφής», και οι σταθμοί βάσης τη μεταδίδουν στα κατάλληλα κανάλια κλήσης. Ο κινητός σταθμός, ο οποίος βρίσκεται σε κατάσταση αδράνειας, λαμβάνει την κλήση και την απαντά μέσω του σταθμού βάσης του, μεταδίδοντας ταυτόχρονα τα δεδομένα που είναι απαραίτητα για τη διεξαγωγή της διαδικασίας ελέγχου ταυτότητας. Εάν ο έλεγχος ταυτότητας είναι επιτυχής, εκχωρείται ένα κανάλι κυκλοφορίας και ο αριθμός του αντίστοιχου καναλιού συχνότητας αναφέρεται στον κινητό σταθμό. Ο κινητός σταθμός συντονίζεται σε ένα αποκλειστικό κανάλι και, μαζί με το σταθμό βάσης, εκτελεί τα απαραίτητα βήματα για την προετοιμασία μιας συνεδρίας επικοινωνίας. Σε αυτό το στάδιο, ο κινητός σταθμός συντονίζεται στον καθορισμένο αριθμό υποδοχής στο πλαίσιο, προσαρμόζει τη χρονική καθυστέρηση, προσαρμόζει το επίπεδο της ακτινοβολούμενης ισχύος κ.λπ. Η επιλογή της χρονικής καθυστέρησης γίνεται με σκοπό τον προσωρινό συντονισμό των θυρίδων στο πλαίσιο κατά την οργάνωση της επικοινωνίας με κινητούς σταθμούς που βρίσκονται σε διαφορετικές αποστάσεις από το σταθμό βάσης. Σε αυτή την περίπτωση, η χρονική καθυστέρηση του πακέτου που μεταδίδεται από τον κινητό σταθμό ρυθμίζεται από τις εντολές του σταθμού βάσης.
Στη συνέχεια, ο σταθμός βάσης εκπέμπει ένα μήνυμα κουδουνίσματος, το οποίο αναγνωρίζεται από τον κινητό σταθμό και ο καλών μπορεί να ακούσει το σήμα κουδουνίσματος. Όταν ο καλούμενος συνδρομητής απαντήσει στην κλήση, ο κινητός σταθμός εκδίδει αίτημα τερματισμού κλήσης. Όταν τερματιστεί η σύνδεση, ξεκινά η συνεδρία επικοινωνίας.
Κατά τη διάρκεια της συνομιλίας, ο κινητός σταθμός επεξεργάζεται τα μεταδιδόμενα και λαμβανόμενα σήματα ομιλίας, καθώς και τα σήματα ελέγχου που μεταδίδονται ταυτόχρονα με την ομιλία. Στο τέλος της συνομιλίας, ανταλλάσσονται μηνύματα υπηρεσίας μεταξύ του κινητού και του σταθμού βάσης, μετά την οποία ο πομπός του κινητού σταθμού απενεργοποιείται και ο σταθμός μεταβαίνει σε κατάσταση αναμονής.
Εάν η κλήση προέρχεται από τον κινητό σταθμό, π.χ. ο συνδρομητής καλεί τον αριθμό του καλούμενου συνδρομητή και πιέζει το κουμπί "κλήση" στον πίνακα ελέγχου και, στη συνέχεια, ο σταθμός κινητής τηλεφωνίας μεταδίδει ένα μήνυμα μέσω του σταθμού βάσης του που υποδεικνύει τον αριθμό κλήσης και δεδομένα για τον έλεγχο ταυτότητας του συνδρομητή κινητής τηλεφωνίας. Μετά τον έλεγχο ταυτότητας, ο σταθμός βάσης εκχωρεί ένα κανάλι κυκλοφορίας και τα επόμενα βήματα για την προετοιμασία μιας συνεδρίας επικοινωνίας είναι τα ίδια όπως όταν λαμβάνεται μια κλήση από το σύστημα.
Στη συνέχεια, ο σταθμός βάσης ενημερώνει το κέντρο μεταγωγής για την ετοιμότητα του κινητού σταθμού, το κέντρο μεταγωγής μεταφέρει την κλήση στο δίκτυο και ο συνδρομητής του σταθμού κινητής τηλεφωνίας έχει την ευκαιρία να ακούσει σήματα "κλήσης" ή "απασχολημένος". Η σύνδεση τερματίζεται από την πλευρά του δικτύου.
Κάθε φορά που δημιουργείται μια σύνδεση, εκτελούνται διαδικασίες ελέγχου ταυτότητας και αναγνώρισης.
Ο έλεγχος ταυτότητας είναι μια διαδικασία για την επιβεβαίωση της γνησιότητας (εγκυρότητα, νομιμότητα, διαθεσιμότητα δικαιωμάτων χρήσης υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας) ενός συνδρομητή ενός συστήματος κινητής επικοινωνίας. Η ανάγκη εισαγωγής αυτής της διαδικασίας προκαλείται από τον αναπόφευκτο πειρασμό να αποκτηθεί μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση σε υπηρεσίες κινητής τηλεφωνίας.
Η αναγνώριση είναι μια διαδικασία για να διαπιστωθεί ότι ένας κινητός σταθμός ανήκει σε μία από τις ομάδες με ορισμένες ιδιότητες ή χαρακτηριστικά. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό χαμένων, κλεμμένων ή δυσλειτουργικών συσκευών.
Η ιδέα της διαδικασίας ελέγχου ταυτότητας σε ένα ψηφιακό σύστημα κυψελοειδούς επικοινωνίας είναι η κρυπτογράφηση ορισμένων κωδικών πρόσβασης αναγνώρισης χρησιμοποιώντας σχεδόν τυχαίους αριθμούς που μεταδίδονται περιοδικά στον κινητό σταθμό από το κέντρο μεταγωγής και έναν αλγόριθμο κρυπτογράφησης ξεχωριστά για κάθε κινητό σταθμό. Αυτή η κρυπτογράφηση, χρησιμοποιώντας τα ίδια αρχικά δεδομένα και αλγόριθμους, εκτελείται τόσο στον κινητό σταθμό όσο και στο κέντρο μεταγωγής και ο έλεγχος ταυτότητας θεωρείται επιτυχής εάν ταιριάζουν και τα δύο αποτελέσματα.
Η διαδικασία αναγνώρισης συνίσταται στη σύγκριση του αναγνωριστικού του συνδρομητή με τους αριθμούς που περιέχονται στις αντίστοιχες «μαύρες λίστες» του μητρώου εξοπλισμού προκειμένου να αποσυρθούν από την κυκλοφορία κλεμμένες και τεχνικά ελαττωματικές συσκευές. Το αναγνωριστικό της συσκευής είναι κατασκευασμένο έτσι ώστε να είναι δύσκολο και αντιοικονομικό να το αλλάξετε ή να το παραποιήσετε.
Κατά τη μετακίνηση ενός κινητού σταθμού από τη μια κυψέλη στην άλλη, η υπηρεσία του μεταφέρεται από το σταθμό βάσης της πρώτης κυψέλης στο σταθμό βάσης της δεύτερης (Εικ. 1.9.). Αυτή η διαδικασία ονομάζεται παράδοση. Συμβαίνει μόνο όταν ο κινητός σταθμός διασχίζει ένα όριο κυψέλης κατά τη διάρκεια μιας συνεδρίας επικοινωνίας και η επικοινωνία δεν διακόπτεται. Εάν ο κινητός σταθμός βρίσκεται σε κατάσταση αναμονής, απλώς παρακολουθεί αυτές τις κινήσεις σύμφωνα με τις πληροφορίες του συστήματος που μεταδίδονται μέσω του καναλιού ελέγχου και την κατάλληλη στιγμή αλλάζει σε ισχυρότερο σήμα από άλλο σταθμό βάσης.
Ρύζι. 1.9. Μεταφορά από το κελί Α στο κελί Β όταν ο κινητός σταθμός διασχίζει ένα όριο κυψέλης.
Η ανάγκη για μεταβίβαση προκύπτει όταν η ποιότητα του καναλιού επικοινωνίας, όπως μετράται από την ισχύ του σήματος και/ή το ποσοστό σφάλματος bit, πέσει κάτω από ένα αποδεκτό όριο. Στο πρότυπο D-AMPS, ένας κινητός σταθμός μετρά αυτά τα χαρακτηριστικά μόνο για μια κυψέλη εργασίας, αλλά όταν η ποιότητα επικοινωνίας επιδεινώνεται, το αναφέρει μέσω του σταθμού βάσης στο κέντρο μεταγωγής και με εντολή του τελευταίου πραγματοποιούνται παρόμοιες μετρήσεις από κινητούς σταθμούς σε γειτονικά κελιά. Με βάση τα αποτελέσματα αυτών των μετρήσεων, το κέντρο μεταγωγής επιλέγει την κυψέλη στην οποία πρέπει να παραδοθεί η υπηρεσία.
Η υπηρεσία μεταφέρεται από την κυψέλη με τη χειρότερη ποιότητα του καναλιού επικοινωνίας στην κυψέλη με την καλύτερη ποιότητα και η καθορισμένη διαφορά πρέπει να είναι τουλάχιστον κάποια προκαθορισμένη τιμή. Εάν αυτή η συνθήκη δεν απαιτείται, τότε, για παράδειγμα, όταν ο κινητός σταθμός κινείται περίπου κατά μήκος του ορίου κυψέλης, είναι δυνατές πολλαπλές μεταβιβάσεις από το πρώτο κελί στο δεύτερο και πίσω, οδηγώντας σε φόρτωση του συστήματος με άσκοπη εργασία και μείωση της ποιότητας επικοινωνία.
Έχοντας αποφασίσει να παραδώσει και να επιλέξει μια νέα κυψέλη, το κέντρο μεταγωγής ενημερώνει σχετικά το σταθμό βάσης της νέας κυψέλης και ο κινητός σταθμός εκδίδει τις απαραίτητες εντολές μέσω του σταθμού βάσης της παλιάς κυψέλης, υποδεικνύοντας το νέο κανάλι συχνότητας, υποδοχή εργασίας αριθμός, κλπ. Ο κινητός σταθμός διαμορφώνεται εκ νέου σε ένα νέο κανάλι και ρυθμίζεται για να λειτουργεί με τον νέο σταθμό βάσης, ακολουθώντας περίπου τα ίδια βήματα όπως στην προετοιμασία της συνεδρίας επικοινωνίας, μετά την οποία η επικοινωνία συνεχίζεται μέσω του σταθμού βάσης της νέας κυψέλης. Ταυτόχρονα, ένα διάλειμμα σε μια τηλεφωνική συνομιλία δεν ξεπερνά το κλάσμα του δευτερολέπτου και παραμένει αόρατο για τον συνδρομητή.
Ένα σύστημα κυψελοειδούς επικοινωνίας μπορεί να παρέχει λειτουργία περιαγωγής - αυτή είναι μια διαδικασία για την παροχή υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας σε συνδρομητή ενός φορέα εκμετάλλευσης στο σύστημα άλλου φορέα εκμετάλλευσης.
Ένα εξιδανικευμένο και απλοποιημένο σχήμα οργάνωσης περιαγωγής έχει ως εξής: ένας συνδρομητής κινητής τηλεφωνίας που βρίσκεται στην επικράτεια ενός "ξένου" συστήματος που επιτρέπει την περιαγωγή, πραγματοποιεί μια κλήση σαν να βρίσκεται στην περιοχή του "δικού του" συστήματος. Το κέντρο μεταγωγής, φροντίζοντας να μην εμφανίζεται αυτός ο συνδρομητής στο μητρώο κατοικίας του, τον αντιλαμβάνεται ως περιαγωγή και τον καταχωρεί στο μητρώο επισκεπτών. Ταυτόχρονα, ζητά από τον οικείο μητρώο του "εγγενούς" συστήματος του περιαγωγής πληροφορίες σχετικές με αυτό, απαραίτητες για την οργάνωση της υπηρεσίας και αναφέρει σε ποιο σύστημα βρίσκεται αυτή τη στιγμή ο περιαγωγής. Η τελευταία πληροφορία καταγράφεται στο οικείο μητρώο του «εγγενούς» συστήματος του περιαγωγής. Μετά από αυτό, ο περιαγωγής χρησιμοποιεί κυψελοειδείς επικοινωνίες όπως στο σπίτι.
1.3 Μέθοδοι διαχωρισμού συνδρομητών σε κυψελοειδείς επικοινωνίες
Ένας πόρος σύνδεσης αντιπροσωπεύει το χρόνο και το εύρος ζώνης που είναι διαθέσιμο για μετάδοση σήματος σε ένα συγκεκριμένο σύστημα. Για να δημιουργηθεί ένα αποτελεσματικό σύστημα επικοινωνίας, είναι απαραίτητο να προγραμματιστεί η κατανομή του πόρου μεταξύ των χρηστών του συστήματος έτσι ώστε ο χρόνος/συχνότητα να χρησιμοποιείται όσο το δυνατόν αποτελεσματικότερα. Το αποτέλεσμα αυτού του σχεδιασμού θα πρέπει να είναι η ίση πρόσβαση των χρηστών στον πόρο. Υπάρχουν τρεις κύριες μέθοδοι για τον διαχωρισμό των συνδρομητών σε ένα σύστημα επικοινωνίας.
1. Διαίρεση συχνότητας. Κατανέμονται ορισμένες υποζώνες της χρησιμοποιήσιμης ζώνης συχνοτήτων.
2. Χρονικός χωρισμός. Στους συνδρομητές κατανέμονται περιοδικά χρονικά διαστήματα. Ορισμένα συστήματα επιτρέπουν στους χρήστες περιορισμένο χρόνο επικοινωνίας. Σε άλλες περιπτώσεις, ο χρόνος πρόσβασης των χρηστών σε έναν πόρο καθορίζεται δυναμικά.
3. Διαίρεση κωδικών. Διακρίνονται ορισμένα στοιχεία ενός συνόλου ορθογώνια (ή σχεδόν ορθογώνια) κατανεμημένων φασματικών κωδίκων, καθένα από τα οποία χρησιμοποιεί ολόκληρο το εύρος συχνοτήτων.
Με τη διαίρεση συχνότητας (FDMA), ο πόρος επικοινωνίας κατανέμεται σύμφωνα με το Σχ. 1.10. Εδώ, η κατανομή των σημάτων ή των χρηστών σε ένα εύρος συχνοτήτων είναι μακροπρόθεσμη ή μόνιμη. Ένας πόρος επικοινωνίας μπορεί να περιέχει ταυτόχρονα πολλά σήματα σε απόσταση μεταξύ τους στο φάσμα.
Το κύριο εύρος συχνοτήτων περιέχει σήματα που χρησιμοποιούν το εύρος συχνοτήτων μεταξύ f 0 και f 1 , το δεύτερο μεταξύ f 2 και f 3 και ούτω καθεξής. Οι περιοχές του φάσματος που βρίσκονται μεταξύ των χρησιμοποιήσιμων ζωνών ονομάζονται προστατευτικές ζώνες. Οι προστατευτικές ζώνες λειτουργούν ως buffer για τη μείωση των παρεμβολών μεταξύ γειτονικών (σε συχνότητα) καναλιών.
Ρύζι. 1.10. Σφραγίδα διαίρεσης συχνότητας.
Προκειμένου ένα μη διαμορφωμένο σήμα να χρησιμοποιεί ένα εύρος υψηλότερης συχνότητας, μετατρέπεται με την υπέρθεση ή την ανάμειξη (διαμόρφωση) αυτού του σήματος και ενός ημιτονοειδούς σήματος σταθερής συχνότητας.
Με τη διαίρεση χρόνου (TDMA), ένας πόρος επικοινωνίας διανέμεται παρέχοντας καθένα από τα σήματα Μ (χρήστες) ολόκληρου του φάσματος για μια μικρή χρονική περίοδο, που ονομάζεται χρονικό διάστημα (Εικ. 1.11.). Τα χρονικά διαστήματα που χωρίζουν τα χρησιμοποιούμενα διαστήματα ονομάζονται διαστήματα προστασίας.
Το διάστημα προστασίας δημιουργεί κάποια χρονική αβεβαιότητα μεταξύ των παρακείμενων σημάτων και λειτουργεί ως προσωρινή μνήμη, μειώνοντας έτσι τις παρεμβολές. Ο χρόνος συνήθως αναλύεται σε διαστήματα που ονομάζονται πλαίσια. Κάθε καρέ χωρίζεται σε χρονοθυρίδες που μπορούν να διανεμηθούν μεταξύ των χρηστών. Η γενική δομή των πλαισίων επαναλαμβάνεται περιοδικά, έτσι ώστε μια μετάδοση δεδομένων TDMA να είναι μία ή περισσότερες χρονοθυρίδες που επαναλαμβάνονται περιοδικά σε κάθε πλαίσιο.
Ρύζι. 1.11. Σφράγιση με προσωρινό διαχωρισμό.
Η πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης κώδικα (CDMA) είναι μια πρακτική εφαρμογή των τεχνικών του φάσματος εξάπλωσης που μπορεί να χωριστεί σε δύο κύριες κατηγορίες: το φάσμα εξάπλωσης άμεσης ακολουθίας και το φάσμα εξάπλωσης άλματος συχνότητας.
Ας εξετάσουμε την επέκταση του φάσματος με τη μέθοδο της άμεσης ακολουθίας. Το διάχυτο φάσμα πήρε το όνομά του από το γεγονός ότι το εύρος ζώνης που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση σήματος είναι πολύ μεγαλύτερο από το ελάχιστο που απαιτείται για τη μετάδοση δεδομένων. Έτσι, Ν χρήστες λαμβάνουν έναν μεμονωμένο κωδικό g i (t), όπου i = 1,2,…,N. Οι κωδικοί είναι περίπου ορθογώνιοι.
Ένα μπλοκ διάγραμμα ενός τυπικού συστήματος CDMA φαίνεται στην εικ. 1.12.
Ρύζι. 1.12. Διαίρεση κωδικού πολλαπλής πρόσβασης.
Το πρώτο μπλοκ του κυκλώματος αντιστοιχεί στη διαμόρφωση δεδομένων του φέροντος κύματος Acoσω 0 t. Η έξοδος του διαμορφωτή που ανήκει στον χρήστη από την ομάδα 1 μπορεί να γραφτεί ως εξής: s 1 (t)=A 1 (t)cos(ω 0 t+φ 1 (t)).
Ο τύπος του λαμβανόμενου σήματος μπορεί να είναι αυθαίρετος. Το διαμορφωμένο σήμα πολλαπλασιάζεται με το σήμα διασποράς g 1 (t) που έχει εκχωρηθεί στην ομάδα 1. το αποτέλεσμα g 1 (t)s 1 (t) μεταδίδεται μέσω του καναλιού. Ομοίως, για χρήστες ομάδων από 2 έως N, λαμβάνεται το γινόμενο της συνάρτησης κωδικού και του σήματος. Πολύ συχνά, η πρόσβαση στον κώδικα περιορίζεται σε μια καλά καθορισμένη ομάδα χρηστών. Το προκύπτον σήμα καναλιού είναι ένας γραμμικός συνδυασμός όλων των μεταδιδόμενων σημάτων. Παραβλέποντας τις καθυστερήσεις στη μετάδοση του σήματος, ο υποδεικνυόμενος γραμμικός συνδυασμός μπορεί να γραφτεί ως εξής: g 1 (t)s 1 (t)+ g 2 (t)s 2 (t)+…+ g N (t)s N (t) .
Ο πολλαπλασιασμός των s 1 (t) και g 1 (t) έχει ως αποτέλεσμα μια συνάρτηση της οποίας το φάσμα είναι η συνέλιξη των φασμάτων των s 1 (t) και g 1 (t). Δεδομένου ότι το σήμα s 1 (t) μπορεί να θεωρηθεί στενής ζώνης (σε σύγκριση με g 1 (t)), οι ζώνες g 1 (t)s 1 (t) και g 1 (t) μπορούν να θεωρηθούν περίπου ίσες. Θεωρήστε έναν δέκτη που έχει διαμορφωθεί να λαμβάνει μηνύματα από την ομάδα χρηστών 1. Ας υποθέσουμε ότι το λαμβανόμενο σήμα και ο κωδικός g 1 (t) που δημιουργείται από τον δέκτη είναι πλήρως συγχρονισμένοι μεταξύ τους. Το πρώτο βήμα του δέκτη είναι να πολλαπλασιάσει το λαμβανόμενο σήμα επί g 1 (t). Ως αποτέλεσμα, μια συνάρτηση g 1 2 (t)s 1 (t) και ένα σύνολο πλευρικών σημάτων g 1 (t)g 2 (t)s 2 (t)+ g 1 (t)g 3 (t)s 3 (t )+…+ g 1 (t)g N (t)s N (t). Εάν οι συναρτήσεις κώδικα g i (t) είναι αμοιβαία ορθογώνιες, το λαμβανόμενο σήμα μπορεί να εξαχθεί τέλεια απουσία θορύβου, επειδή
.
Τα πλευρικά σήματα εξαλείφονται εύκολα από το σύστημα, αφού
.
Τα κύρια πλεονεκτήματα του CDMA είναι η προστασία της ιδιωτικής ζωής και η προστασία από τον θόρυβο.
1. Απόρρητο. Εάν ο κωδικός μιας ομάδας χρηστών είναι γνωστός μόνο στα εξουσιοδοτημένα μέλη αυτής της ομάδας, το CDMA διασφαλίζει το απόρρητο της επικοινωνίας, καθώς μη εξουσιοδοτημένα άτομα που δεν έχουν τον κωδικό δεν μπορούν να έχουν πρόσβαση στις μεταδιδόμενες πληροφορίες.
2. Ανοσία στον θόρυβο. Η διαμόρφωση ενός σήματος με μια ακολουθία μετάδοσης απαιτεί να διαμορφωθεί εκ νέου με την ίδια ακολουθία κατά τη λήψη (που ισοδυναμεί με την αποδιαμόρφωση του σήματος), με αποτέλεσμα την αποκατάσταση του αρχικού σήματος στενής ζώνης. Εάν η παρεμβολή είναι στενής ζώνης, τότε η αποδιαμορφωτική άμεση ακολουθία, όταν λαμβάνεται, ενεργεί σε αυτήν ως διαμορφωτική, δηλ. «λερώνει» το φάσμα του σε μια ευρεία ζώνη W ss, με αποτέλεσμα μόνο το 1/G της ισχύος παρεμβολής να πέφτει στη στενή ζώνη του σήματος W s, έτσι ώστε η παρεμβολή στενής ζώνης να εξασθενεί G φορές, όπου G=W ss /W s (W ss είναι η ζώνη εκτεταμένου φάσματος, W s είναι το αρχικό φάσμα). Εάν η παρεμβολή είναι ευρυζωνική - με ζώνη της τάξης του W ss ή ευρύτερη, τότε η αποδιαμόρφωση δεν θα αλλάξει το πλάτος του φάσματος της και η παρεμβολή θα πέσει στη ζώνη σήματος εξασθενημένη όσες φορές η ζώνη της είναι ευρύτερη από τη ζώνη W του αρχικού σήματος.
1.4 Τυπικό DECT για επικοινωνία
Τα συστήματα και οι συσκευές DECT διανέμονται σε περισσότερες από 30 χώρες σε όλες τις ηπείρους του πλανήτη. Στην πραγματικότητα, το DECT είναι ένα σύνολο προδιαγραφών που ορίζουν ραδιοδιεπαφές για διάφορους τύπους δικτύων και εξοπλισμού επικοινωνιών. Το DECT συνδυάζει τις απαιτήσεις, τα πρωτόκολλα και τα μηνύματα που διασφαλίζουν την αλληλεπίδραση των δικτύων επικοινωνίας και του τερματικού εξοπλισμού. Η οργάνωση των ίδιων των δικτύων και η διάταξη του εξοπλισμού δεν περιλαμβάνονται στο πρότυπο. Το πιο σημαντικό καθήκον του DECT είναι να διασφαλίσει τη συμβατότητα του εξοπλισμού από διαφορετικούς κατασκευαστές.
Αρχικά, το DECT επικεντρώθηκε στην τηλεφωνία - ραδιοεπέκταση, ασύρματα PBX γραφείου, παρέχοντας ραδιοφωνική πρόσβαση σε δημόσια τηλεφωνικά δίκτυα. Αλλά το πρότυπο αποδείχθηκε τόσο επιτυχημένο που άρχισε να χρησιμοποιείται σε συστήματα μετάδοσης δεδομένων, ασύρματη πρόσβαση συνδρομητών σε δημόσια δίκτυα επικοινωνίας. Το DECT έχει βρει χρήση σε εφαρμογές πολυμέσων και οικιακά δίκτυα ραδιοφώνου, για πρόσβαση στο Διαδίκτυο και φαξ.
Τι είναι η διεπαφή ραδιοφώνου DECT; Στη ζώνη των 20 MHz (1880 - 1900 MHz), κατανέμονται 10 φέρουσες συχνότητες με ένα διάστημα 1,728 MHz. Το DECT χρησιμοποιεί τεχνολογία πρόσβασης διαίρεσης χρόνου - TDMA. Το χρονικό φάσμα χωρίζεται σε ξεχωριστά πλαίσια των 10ms (Εικ. 1.13.). Κάθε καρέ χωρίζεται σε 24 χρονοθυρίδες: 12 θέσεις λήψης (από την άποψη ενός φορητού τερματικού) και 12 για μετάδοση. Έτσι, σε καθεμία από τις 10 φέρουσες συχνότητες, σχηματίζονται 12 κανάλια διπλής όψης - συνολικά 120. Το Duplex παρέχεται με χρονική διαίρεση (με διάστημα 5 ms) λήψης / μετάδοσης. Η ακολουθία 32-bit "101010…" χρησιμοποιείται για συγχρονισμό. Το DECT παρέχει συμπίεση ομιλίας σύμφωνα με την προσαρμοστική διαφορική τεχνολογία PCM με ρυθμό 32 Kbps. Επομένως, το τμήμα πληροφοριών κάθε υποδοχής είναι 320 bit. Κατά τη μετάδοση δεδομένων, είναι δυνατός ο συνδυασμός χρονοθυρίδων. Η ραδιοφωνική διαδρομή χρησιμοποιεί διαμόρφωση συχνότητας Gauss.
Οι σταθμοί βάσης (BS) και τα τερματικά συνδρομητών (AT) DECT σαρώνουν συνεχώς όλα τα διαθέσιμα κανάλια (έως 120). Σε αυτήν την περίπτωση, μετράται η ισχύς του σήματος σε κάθε κανάλι, το οποίο εισάγεται στη λίστα RSSI. Εάν ο σύνδεσμος είναι απασχολημένος ή θορυβώδης, το RSSI είναι υψηλό. Το BS επιλέγει το κανάλι με τη χαμηλότερη τιμή RSSI για συνεχή μετάδοση πληροφοριών υπηρεσίας σχετικά με κλήσεις συνδρομητών, αναγνωριστικό σταθμού, δυνατότητες συστήματος κ.λπ. Αυτές οι πληροφορίες παίζουν το ρόλο των σημάτων αναφοράς για το AT - σύμφωνα με αυτές, οι συσκευές συνδρομητών καθορίζουν εάν υπάρχει δικαίωμα πρόσβασης σε ένα συγκεκριμένο BS, εάν παρέχει τις υπηρεσίες που απαιτούνται από τον συνδρομητή, εάν υπάρχει ελεύθερη χωρητικότητα στο σύστημα και επιλέγουν το BS με το σήμα υψηλότερης ποιότητας.
Στο DECT, το κανάλι επικοινωνίας ορίζει πάντα AT. Όταν ζητείται σύνδεση από το BS (εισερχόμενη σύνδεση), το ΑΤ λαμβάνει μια ειδοποίηση και επιλέγει ένα ραδιοφωνικό κανάλι. Οι πληροφορίες υπηρεσίας μεταδίδονται από το σταθμό βάσης και αναλύονται από το τερματικό χρήστη συνεχώς, επομένως, το AT συγχρονίζεται πάντα με το πλησιέστερο διαθέσιμο BS. Κατά τη δημιουργία μιας νέας σύνδεσης, το AT επιλέγει το κανάλι με τη χαμηλότερη τιμή RSSI - αυτό διασφαλίζει ότι η νέα σύνδεση πραγματοποιείται στο καθαρότερο διαθέσιμο κανάλι. Αυτή η διαδικασία δυναμικής κατανομής καναλιών σάς επιτρέπει να απαλλαγείτε από τον προγραμματισμό συχνότητας - το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του DECT.
Ρύζι. 1.13. Φάσμα DECT.
Δεδομένου ότι το AT αναλύει συνεχώς, ακόμη και όταν δημιουργείται μια σύνδεση, τα διαθέσιμα κανάλια, μπορούν να αλλάξουν δυναμικά κατά τη διάρκεια μιας συνεδρίας επικοινωνίας. Μια τέτοια εναλλαγή είναι δυνατή τόσο σε άλλο κανάλι του ίδιου BS όσο και σε άλλο BS. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται «παράδοση». Κατά την παράδοση, το ΑΤ δημιουργεί μια νέα σύνδεση και για κάποιο χρονικό διάστημα διατηρείται η επικοινωνία και στα δύο κανάλια. Στη συνέχεια επιλέγεται ο καλύτερος. Η αυτόματη εναλλαγή μεταξύ καναλιών διαφορετικών BS συμβαίνει σχεδόν ανεπαίσθητα για το χρήστη και ενεργοποιείται πλήρως από το AT.
Είναι σημαντικό η ισχύς του σήματος στη διαδρομή ραδιοφώνου του εξοπλισμού DECT να είναι πολύ χαμηλή - από 10 έως 250 mW. Επιπλέον, τα 10 mW είναι πρακτικά η ονομαστική ισχύς για μικροκυτταρικά συστήματα με ακτίνα κυψέλης 30-50 m εντός του κτιρίου και έως 300-400 m σε ανοιχτό χώρο. Πομποί με ισχύ έως 250 mW χρησιμοποιούνται για ραδιοκάλυψη μεγάλων περιοχών (έως 5 km).
Με ισχύ 10 mW, είναι δυνατός ο εντοπισμός σταθμών βάσης σε απόσταση 25 μ. Ως αποτέλεσμα, επιτυγχάνεται πυκνότητα ρεκόρ ταυτόχρονων συνδέσεων (περίπου 100 χιλιάδες συνδρομητές), με την προϋπόθεση ότι το BS βρίσκεται σύμφωνα με το εξάγωνο. σχέδιο στο ίδιο επίπεδο (στον ίδιο όροφο).
Για προστασία από μη εξουσιοδοτημένη πρόσβαση στα συστήματα DECT, χρησιμοποιείται η διαδικασία ελέγχου ταυτότητας BS και AT. Το AT είναι εγγεγραμμένο στο σύστημα ή σε μεμονωμένους σταθμούς βάσης στους οποίους έχει πρόσβαση. Ο έλεγχος ταυτότητας πραγματοποιείται με κάθε σύνδεση: το BS στέλνει ένα "αίτημα" στο AT - έναν τυχαίο αριθμό (64 bit). Με βάση αυτόν τον αριθμό και το κλειδί ελέγχου ταυτότητας, το AT και το BS υπολογίζουν μια απόκριση ελέγχου ταυτότητας (32 bit) χρησιμοποιώντας έναν δεδομένο αλγόριθμο, τον οποίο το AT στέλνει στο BS. Το BS συγκρίνει την υπολογισμένη απόκριση με τη ληφθείσα και, εάν ταιριάζουν, επιτρέπει στο AT να συνδεθεί. Το DECT διαθέτει έναν τυπικό αλγόριθμο ελέγχου ταυτότητας DSAA.
Κατά κανόνα, το κλειδί ελέγχου ταυτότητας υπολογίζεται με βάση το κλειδί ελέγχου ταυτότητας του συνδρομητή UAK με μήκος 128 bit ή τον κωδικό ελέγχου ταυτότητας AC (16 - 32 bit). Το UAK αποθηκεύεται σε AT ROM ή σε κάρτα DAM, η οποία είναι παρόμοια με μια κάρτα SIM. Το AC μπορεί επίσης να εγγραφεί χειροκίνητα στο AT ROM ή να εισαχθεί κατά τον έλεγχο ταυτότητας. Μαζί με το UAK, χρησιμοποιείται επίσης ένα προσωπικό αναγνωριστικό χρήστη UPI, μήκους 16-32 bit, που εισάγεται μόνο χειροκίνητα. Επιπλέον, η μη εξουσιοδοτημένη ανάκτηση πληροφοριών σε συστήματα με TDMA είναι εξαιρετικά περίπλοκη και είναι διαθέσιμη μόνο σε ειδικούς.
1.5 Πρότυπα Bluetooth , Wi - fi (802.11, 802.16)
Η προδιαγραφή Bluetooth περιγράφει μια μέθοδο πακέτου για τη μετάδοση πληροφοριών με πολυπλεξία χρόνου. Η κίνηση ραδιοφώνου εμφανίζεται στη ζώνη συχνοτήτων 2400-2483,5 MHz. Η ραδιοφωνική διαδρομή χρησιμοποιεί τη μέθοδο εξάπλωσης του φάσματος μέσω αναπηδήσεων συχνότητας και διαμόρφωσης συχνότητας Gaussian δύο επιπέδων.
Η μέθοδος μεταπήδησης συχνότητας υπονοεί ότι ολόκληρη η ζώνη συχνοτήτων που διατίθεται για μετάδοση χωρίζεται σε έναν ορισμένο αριθμό υποκαναλιών με πλάτος 1 MHz το καθένα. Το κανάλι είναι μια ψευδοτυχαία ακολουθία άλματος σε 79 ή 23 υποκανάλια RF. Κάθε κανάλι χωρίζεται σε χρονικά τμήματα 625 μs, με κάθε τμήμα να αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο υποκανάλι. Ο πομπός χρησιμοποιεί μόνο ένα υποκανάλι τη φορά. Τα άλματα συμβαίνουν συγχρονισμένα στον πομπό και τον δέκτη σε μια προκαθορισμένη ψευδοτυχαία ακολουθία. Μπορούν να συμβούν έως και 1600 άλματα συχνότητας ανά δευτερόλεπτο. Αυτή η μέθοδος παρέχει εμπιστευτικότητα και κάποια θόρυβο των μεταδόσεων. Η ασυλία θορύβου διασφαλίζεται από το γεγονός ότι εάν το μεταδιδόμενο πακέτο δεν μπορούσε να ληφθεί σε κανένα υποκανάλι, τότε ο δέκτης το αναφέρει και η μετάδοση του πακέτου επαναλαμβάνεται σε ένα από τα ακόλουθα υποκανάλια, ήδη σε διαφορετική συχνότητα.
Το πρωτόκολλο Bluetooth υποστηρίζει συνδέσεις από σημείο σε σημείο και από σημείο σε πολλά σημεία. Δύο ή περισσότερες συσκευές που χρησιμοποιούν το ίδιο κανάλι σχηματίζουν ένα piconet. Μία από τις συσκευές λειτουργεί ως κύριος και οι υπόλοιπες ως σκλάβοι. Μπορεί να υπάρχουν έως και επτά ενεργοί slaves σε ένα piconet, με τους υπόλοιπους slaves σε κατάσταση "παρκαρισμένου", να παραμένουν συγχρονισμένοι με το master. Τα αλληλεπιδρώντα piconets σχηματίζουν ένα «κατανεμημένο δίκτυο».
Κάθε piconet έχει μόνο μία κύρια συσκευή, αλλά οι slave συσκευές μπορούν να αποτελούν μέρος διαφορετικών piconet. Επιπλέον, η κύρια συσκευή ενός piconet μπορεί να είναι slave σε ένα άλλο (Εικ. 1.14.). Τα Piconets δεν συγχρονίζονται μεταξύ τους ως προς το χρόνο και τη συχνότητα - καθένα από αυτά χρησιμοποιεί τη δική του ακολουθία αναπηδήσεων συχνότητας. Στο ίδιο piconet, όλες οι συσκευές συγχρονίζονται σε χρόνο και συχνότητα. Η ακολουθία αναπήδησης είναι μοναδική για κάθε piconet και καθορίζεται από τη διεύθυνση της κύριας συσκευής του. Το μήκος του κύκλου της ψευδοτυχαίας ακολουθίας είναι 2 27 στοιχεία.
Ρύζι. 1. 14. Ένα πικονέτο με μία εξαρτημένη συσκευή α), πολλά β) και ένα κατανεμημένο δίκτυο γ).
Το πρότυπο Bluetooth παρέχει μετάδοση διπλής όψης με βάση τη διαίρεση χρόνου. Η κύρια συσκευή μεταδίδει πακέτα σε περιττά χρονικά τμήματα και η εξαρτημένη συσκευή σε ζυγά (Εικ. 1.15.). Τα πακέτα, ανάλογα με το μήκος τους, μπορούν να διαρκέσουν έως και πέντε χρονικά τμήματα. Σε αυτήν την περίπτωση, η συχνότητα του καναλιού δεν αλλάζει μέχρι το τέλος της μετάδοσης του πακέτου (Εικ. 1.16.).
Ρύζι. 1. 15. Διάγραμμα χρονισμού του καναλιού.
Το πρωτόκολλο Bluetooth μπορεί να υποστηρίξει ένα ασύγχρονο κανάλι δεδομένων, έως και τρία σύγχρονα κανάλια φωνής (σταθερής ταχύτητας) ή ένα ταυτόχρονο ασύγχρονο κανάλι δεδομένων και ένα σύγχρονο κανάλι φωνής.
Με μια σύγχρονη σύνδεση, η κύρια συσκευή δεσμεύει χρονικά τμήματα ακολουθώντας τα λεγόμενα σύγχρονα διαστήματα. Ακόμα κι αν ένα πακέτο ληφθεί με σφάλμα, δεν αναμεταδίδεται κατά τη διάρκεια μιας σύγχρονης σύνδεσης. Η ασύγχρονη επικοινωνία χρησιμοποιεί χρονικά τμήματα που δεν είναι δεσμευμένα για μια σύγχρονη σύνδεση. Εάν δεν καθορίζεται διεύθυνση στο πεδίο διεύθυνσης ενός ασύγχρονου πακέτου, το πακέτο θεωρείται "μετάδοση" - μπορεί να διαβαστεί από όλες τις συσκευές. Μια ασύγχρονη σύνδεση επιτρέπει την αναμετάδοση πακέτων που λαμβάνονται με σφάλματα.
Ρύζι. 1. 16. Μετάδοση πακέτων διαφόρων μηκών.
Ένα τυπικό πακέτο Bluetooth περιέχει έναν κωδικό πρόσβασης 72 bit, μια κεφαλίδα 54 bit και ένα πεδίο πληροφοριών που δεν υπερβαίνει τα 2745 bit. Ο κωδικός πρόσβασης προσδιορίζει πακέτα που ανήκουν στο ίδιο piconet και χρησιμοποιείται επίσης για διαδικασίες συγχρονισμού και ερωτημάτων. Περιλαμβάνει ένα προοίμιο (4 bit), μια λέξη συγχρονισμού (64 bit) και ένα τρέιλερ - 4 bit του αθροίσματος ελέγχου.
Η κεφαλίδα περιέχει πληροφορίες ελέγχου επικοινωνίας και αποτελείται από έξι πεδία: AM_ADDR – διεύθυνση 3-bit του ενεργού στοιχείου. TYPE - Κωδικός τύπου δεδομένων 4 bit. FLOW - 1 bit ελέγχου ροής δεδομένων, που υποδεικνύει την ετοιμότητα της συσκευής για λήψη. ARQN - 1 bit επιβεβαίωσης της σωστής λήψης. SEQN - 1 bit που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της αλληλουχίας των πακέτων. HEC - άθροισμα ελέγχου 8 bit.
Το πεδίο πληροφοριών, ανάλογα με τον τύπο των πακέτων, μπορεί να περιέχει είτε πεδία φωνής είτε πεδία δεδομένων, είτε και τους δύο τύπους πεδίων ταυτόχρονα.
Εξετάστε το πρότυπο IEEE 802.11 που χρησιμοποιείται σε τοπικά δίκτυα δεδομένων - π.χ. σε ασύρματα δίκτυα τύπου Ethernet, τα οποία είναι θεμελιωδώς ασύγχρονα στη φύση.
Το IEEE 802.11 θεωρεί δύο χαμηλότερα επίπεδα του μοντέλου αλληλεπίδρασης ανοιχτών συστημάτων - φυσικό (καθορίζεται η μέθοδος εργασίας με το μέσο μετάδοσης, η ταχύτητα και οι μέθοδοι διαμόρφωσης) και το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων και στο τελευταίο επίπεδο θεωρείται το κατώτερο υποεπίπεδο - MAC, δηλ. έλεγχος πρόσβασης καναλιού (μέσο μετάδοσης). Το IEEE 802.11 χρησιμοποιεί τη ζώνη 2.400 - 2.4835 GHz με εύρος ζώνης 83,5 MHz και παρέχει μετάδοση πακέτων με πακέτα διευθύνσεων 48 bit.
Το πρότυπο προβλέπει δύο βασικούς τρόπους οργάνωσης ενός τοπικού δικτύου - σύμφωνα με την αρχή "ο καθένας με τον καθένα" (η επικοινωνία δημιουργείται απευθείας μεταξύ δύο σταθμών, όλες οι συσκευές πρέπει να βρίσκονται στη ζώνη ορατότητας ραδιοφώνου, δεν πραγματοποιείται διαχείριση) και με τη μορφή ένα δομημένο δίκτυο (εμφανίζεται μια πρόσθετη συσκευή - ένα σημείο πρόσβασης, κατά κανόνα, σταθερό και λειτουργεί σε σταθερό κανάλι· η επικοινωνία μεταξύ των συσκευών πραγματοποιείται μόνο μέσω σημείων πρόσβασης, μέσω των οποίων είναι επίσης δυνατή η πρόσβαση σε εξωτερικά ενσύρματα δίκτυα).
Κατά κανόνα, οι λειτουργίες ελέγχου κατανέμονται σε όλες τις συσκευές του δικτύου IEEE 802.11 - λειτουργία DCF. Ωστόσο, για δομημένα δίκτυα, η λειτουργία PCF είναι δυνατή, όταν ο έλεγχος μεταφέρεται σε ένα συγκεκριμένο σημείο πρόσβασης. Η ανάγκη για PCF προκύπτει κατά τη μετάδοση πληροφοριών ευαίσθητων σε καθυστέρηση. Εξάλλου, τα δίκτυα IEEE 802.11 λειτουργούν με την αρχή της ανταγωνιστικής πρόσβασης στο κανάλι - δεν υπάρχουν προτεραιότητες. Για να τα ρυθμίσετε εάν είναι απαραίτητο, εισήχθη η λειτουργία PCF. Ωστόσο, η λειτουργία σε αυτήν τη λειτουργία μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο σε ορισμένα περιοδικά επαναλαμβανόμενα διαστήματα.
Για την ασφάλεια της μετάδοσης δεδομένων σε επίπεδο MAC, παρέχεται έλεγχος ταυτότητας σταθμού και κρυπτογράφηση των μεταδιδόμενων δεδομένων.
Το IEEE 802.11 εφαρμόζει πολλαπλή πρόσβαση Carrier Sense με ανίχνευση σύγκρουσης. Ο σταθμός μπορεί να ξεκινήσει τη μετάδοση μόνο εάν το κανάλι είναι ελεύθερο. Εάν οι σταθμοί εντοπίσουν ότι πολλοί σταθμοί προσπαθούν να λειτουργήσουν στο ίδιο κανάλι, σταματούν όλοι να εκπέμπουν και προσπαθούν να συνεχίσουν τη μετάδοση μετά από ένα τυχαίο χρονικό διάστημα. Έτσι, ακόμη και κατά τη μετάδοση, η συσκευή πρέπει να παρακολουθεί το κανάλι, δηλ. δουλειά για την υποδοχή.
Πριν από την πρώτη προσπάθεια πρόσβασης στο κανάλι, η συσκευή φορτώνει τη διάρκεια ενός τυχαίου διαστήματος αναμονής σε έναν ειδικό μετρητή. Η τιμή του μειώνεται στην καθορισμένη συχνότητα όσο το κανάλι είναι αδρανές. Μόλις γίνει επαναφορά του μετρητή, η συσκευή μπορεί να καταλάβει το κανάλι. Εάν το κανάλι καταλαμβάνεται από άλλη συσκευή πριν από την επαναφορά του μετρητή, η μέτρηση σταματά, διατηρώντας την τιμή που έχει επιτευχθεί. Στην επόμενη προσπάθεια, η μέτρηση ξεκινά από την αποθηκευμένη τιμή. Ως αποτέλεσμα, όσοι δεν είχαν χρόνο την προηγούμενη φορά έχουν περισσότερες πιθανότητες να απασχολήσουν το κανάλι την επόμενη φορά. Αυτό δεν συμβαίνει με τα ενσύρματα δίκτυα Ethernet.
Τα πακέτα μέσω των οποίων πραγματοποιείται η μετάδοση σχηματίζονται στην πραγματικότητα στο επίπεδο MAC· στο φυσικό επίπεδο, προστίθεται μια κεφαλίδα φυσικού στρώματος (PLCP), που αποτελείται από ένα προοίμιο και την ίδια την κεφαλίδα PLCP. Υπάρχουν τρεις τύποι πακέτων επιπέδου MAC - πακέτα δεδομένων, πακέτα ελέγχου και πακέτα ελέγχου. Η δομή τους είναι η ίδια. Κάθε πακέτο περιλαμβάνει μια κεφαλίδα MAC, ένα πεδίο πληροφοριών και ένα άθροισμα ελέγχου.
Τα ευρυζωνικά αστικά ασύρματα δίκτυα δεδομένων σταθερής πρόσβασης χρησιμοποιούν το πρότυπο IEEE 802.16.
Το πρότυπο IEEE 802.16 περιγράφει τη λειτουργία στην περιοχή των συστημάτων 10 - 66 GHz με αρχιτεκτονική από σημείο σε πολλαπλά σημεία (από το κέντρο σε πολλά). Αυτό είναι ένα αμφίδρομο σύστημα, δηλ. Παρέχονται ροές κατάντη (από το σταθμό βάσης στους συνδρομητές) και ανάντη (στο σταθμό βάσης). Σε αυτήν την περίπτωση, τα κανάλια θεωρούνται ευρυζωνικά (περίπου 25 MHz) και οι ρυθμοί μετάδοσης είναι υψηλοί (για παράδειγμα, 120 Mbps).
Το πρότυπο IEEE 802.16 προβλέπει ένα σχήμα διαμόρφωσης ενός φορέα (σε κάθε κανάλι συχνότητας) και επιτρέπει τρεις τύπους διαμόρφωσης πλάτους τετραγώνου: QPSK τεσσάρων θέσεων και 16-QAM 16 θέσεων (υποχρεωτικό για όλες τις συσκευές), καθώς και 64-QAM (προαιρετικός).
Τα δεδομένα στο φυσικό επίπεδο μεταδίδονται ως μια συνεχής ακολουθία πλαισίων. Κάθε πλαίσιο έχει σταθερή διάρκεια - 0,5. 1 και 2 ms. Το πλαίσιο αποτελείται από ένα προοίμιο (ακολουθία συγχρονισμού χαρακτήρων 32 QPSK), ένα τμήμα ελέγχου και μια ακολουθία πακέτων δεδομένων. Εφόσον το σύστημα που ορίζεται από το πρότυπο IEEE 802.16 είναι αμφίδρομο, απαιτείται μηχανισμός διπλής όψης. Παρέχει τόσο συχνότητα όσο και χρόνο διαχωρισμού της ανερχόμενης και της κατερχόμενης ζεύξης. Στη χρονική διπλή όψη καναλιών, ένα πλαίσιο χωρίζεται σε υποπλαίσια κατερχόμενης ζεύξης και ανοδικής ζεύξης που χωρίζονται με ένα ειδικό διάστημα. Στην διπλή όψη συχνότητας, η ανερχόμενη και η κατερχόμενη ζεύξη μεταδίδονται η καθεμία στον δικό της φορέα.
Το επίπεδο IEEE 802.16 MAC υποδιαιρείται σε τρία υποεπίπεδα - ένα υπο-επίπεδο μετάφρασης υπηρεσίας (οι υπηρεσίες είναι διαφορετικές εφαρμογές), ένα κύριο υπο-επίπεδο και ένα υπο-επίπεδο ασφαλείας. Στο υποστρώμα προστασίας, υλοποιούνται μηχανισμοί ελέγχου ταυτότητας και κρυπτογράφηση δεδομένων. Στο υποεπίπεδο μετασχηματισμού υπηρεσίας, οι ροές δεδομένων των πρωτοκόλλων ανώτερου επιπέδου μετασχηματίζονται για μετάδοση δεδομένων μέσω δικτύων IEEE 802.16. Για κάθε τύπο εφαρμογής ανώτερου επιπέδου, το πρότυπο παρέχει διαφορετικό μηχανισμό μετασχηματισμού. Στο κύριο υποστρώμα MAC, σχηματίζονται πακέτα δεδομένων, τα οποία στη συνέχεια μεταδίδονται στο φυσικό επίπεδο και μεταδίδονται μέσω του καναλιού επικοινωνίας. Ένα πακέτο MAC περιλαμβάνει μια κεφαλίδα και ένα πεδίο δεδομένων, το οποίο μπορεί να ακολουθείται από ένα άθροισμα ελέγχου.
Ένα βασικό σημείο στο πρότυπο IEEE 802.16 είναι η έννοια της ροής υπηρεσιών και οι σχετικές έννοιες «σύνδεση» και «αναγνωριστικό σύνδεσης» (CID). Μια ροή υπηρεσιών στο πρότυπο IEEE 802.16 είναι μια ροή δεδομένων που σχετίζεται με μια συγκεκριμένη εφαρμογή. Σε αυτό το πλαίσιο, μια σύνδεση είναι η δημιουργία μιας λογικής σύνδεσης στα επίπεδα MAC στην πλευρά εκπομπής και λήψης για τη μετάδοση μιας ροής υπηρεσίας. Σε κάθε σύνδεση εκχωρείται ένα CID 16-bit, το οποίο συσχετίζεται μοναδικά με τον τύπο και τα χαρακτηριστικά της σύνδεσης. Η ροή υπηρεσιών χαρακτηρίζεται από ένα σύνολο απαιτήσεων για το κανάλι μετάδοσης πληροφοριών (στο χρόνο καθυστέρησης συμβόλων, το επίπεδο διακυμάνσεων της καθυστέρησης και το εγγυημένο εύρος ζώνης). Σε κάθε ροή υπηρεσίας εκχωρείται ένα αναγνωριστικό SFID, βάσει του οποίου το BS καθορίζει τις απαραίτητες παραμέτρους μιας συγκεκριμένης σύνδεσης που σχετίζεται με αυτήν τη ροή υπηρεσίας.
Η βασική αρχή της παροχής πρόσβασης στα κανάλια στο πρότυπο IEEE 802.16 είναι η πρόσβαση κατά παραγγελία. Κανένας AS (συνδρομητικός σταθμός) δεν μπορεί να μεταδώσει τίποτα, εκτός από αιτήματα εγγραφής και παροχής καναλιού, έως ότου το επιτρέψει το BS, δηλ. θα εκχωρήσει ένα χρονικό διάστημα στην ανοδική ζεύξη και θα υποδείξει τη θέση του. Το SS μπορεί είτε να ζητήσει ένα συγκεκριμένο μέγεθος εύρους ζώνης στο κανάλι είτε να ζητήσει μια αλλαγή στον πόρο του καναλιού που του έχει ήδη δοθεί. Το πρότυπο IEEE 802.16 προβλέπει δύο τρόπους παραχώρησης πρόσβασης - για κάθε μεμονωμένη σύνδεση και για όλες τις συνδέσεις ενός συγκεκριμένου AS. Είναι προφανές ότι ο πρώτος μηχανισμός παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία, αλλά ο δεύτερος μειώνει σημαντικά τον όγκο των γενικών μηνυμάτων και απαιτεί λιγότερη απόδοση υλικού.
2. Συστήματα σύνθετων σημάτων τηλεπικοινωνιακών συστημάτων
2.1 Φάσματα σήματος
Το φάσμα σήματος s(t) προσδιορίζεται από τον μετασχηματισμό Fourier
Γενικά, το φάσμα είναι μια σύνθετη συνάρτηση της συχνότητας ω. Το φάσμα μπορεί να αναπαρασταθεί ως
,
όπου |S(ω)| είναι το πλάτος και φ(ω) είναι το φάσμα φάσης του σήματος s(t).
Το φάσμα σημάτων έχει τις ακόλουθες ιδιότητες:
1. Γραμμικότητα: εάν υπάρχει ένα σύνολο σημάτων s 1 (t), s 2 (t), ..., και s 1 (t) S 1 (ω), s 2 (t) S 2 (ω), ..., τότε το άθροισμα των σημάτων μετασχηματισμού Fourier ως εξής:
όπου a i είναι αυθαίρετοι αριθμητικοί συντελεστές.
2. Εάν το σήμα s(t) αντιστοιχεί στο φάσμα S(ω), τότε το ίδιο σήμα μετατοπισμένο κατά t 0 αντιστοιχεί στο φάσμα S(ω) πολλαπλασιασμένο επί e - jωt 0 s(t-t 0)S(ω)e - jωt 0 .
3. Αν s(t)S(ω), τότε
4. Αν s(t)S(ω) και f(t)=ds/dt, τότε f(t)F(ω)=jωS(ω).
5. Αν s(t)S(ω) και g(t)=∫s(t)dt, τότε g(t)G(ω)=S(ω)/jω.
6. Αν u(t)U(ω), v(t)V(ω) και s(t)=u(t)v(t), τότε
.
Το σήμα βρίσκεται στο φάσμα χρησιμοποιώντας τον αντίστροφο μετασχηματισμό Fourier
.
Εξετάστε τα φάσματα ορισμένων σημάτων.
1. Ορθογώνια ώθηση.
Εικ.2.1. Φάσμα ορθογώνιου παλμού.
2. Γκαουσιανή ώθηση.
s(t)=Uexp(-βt 2)
Εικ.2.2. Φάσμα παλμών Gauss.
3. Ομαλή παρόρμηση
Χρησιμοποιώντας αριθμητική ολοκλήρωση, βρίσκουμε το φάσμα S(ω).
S(0)=2,052 S(6)=-0,056
S(1)=1,66 S(7)=0,057
S(2)=0,803 S(8)=0,072
S(3)=0,06 S(9)=0,033
S(4)=-0,259 S(10)=-0,0072
S(5)=-0,221 S(ω)=S(-ω)
Ρύζι. 2.3. Το φάσμα του εξομαλυνθέντος παλμού.
2.2 Ιδιότητες συσχέτισης σημάτων
Για να συγκρίνετε τα σήματα που μετατοπίζονται στο χρόνο, εισάγεται η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης (ACF) του σήματος. Καθορίζει ποσοτικά τον βαθμό διαφοράς μεταξύ του σήματος u(t) και του αντιγράφου του με χρονική μετατόπιση u(t - τ) και ισούται με το κλιμακωτό γινόμενο του σήματος και του αντιγράφου:
Φαίνεται άμεσα ότι στο τ=0 η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης γίνεται ίση με την ενέργεια του σήματος: B u (0)=E u .
Η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης είναι άρτια: B u (τ)=B u (-τ).
Για οποιαδήποτε τιμή της χρονικής μετατόπισης τ, η μονάδα ACF δεν υπερβαίνει την ενέργεια σήματος |В u (τ)|≤B u (0)=E u .
Το ACF σχετίζεται με το φάσμα σήματος με την ακόλουθη σχέση:
.
Ισχύει και το αντίστροφο:
.
Για ένα διακριτό σήμα, το ACF ορίζεται ως εξής:
και έχει τις παρακάτω ιδιότητες.
Το διακριτό ACF είναι άρτιο: B u (n)=B u (-n).
Σε μηδενική μετατόπιση, το ACF καθορίζει την ενέργεια ενός διακριτού σήματος:
.
Μερικές φορές εισάγεται μια συνάρτηση διασταυρούμενης συσχέτισης (CCF) σημάτων, η οποία περιγράφει όχι μόνο τη χρονική μετατόπιση των σημάτων μεταξύ τους, αλλά και τη διαφορά στο σχήμα των σημάτων.
Το VKF ορίζεται ως εξής
για συνεχή σήματα και
για διακριτά σήματα.
Εξετάστε το ACF ορισμένων σημάτων.
1. Ακολουθία ορθογώνιων παλμών
Ρύζι. 2.4. ACF μιας ακολουθίας ορθογώνιων παλμών.
2. Σήμα Barker 7 θέσεων
B u (0)=7, B u (1)= B u (-1)=0, B u (2)= B u (-2)=-1, B u (3)= B u (-3 )=0, B u (4)= B u (-4)=-1, B u (5)= B u (-5)=0, B u (6)= B u (-6)=-1 , B u (7)= B u (-7)=0.
Ρύζι. 2.5. ACF ενός σήματος Barker 7 θέσεων.
3. Λειτουργίες Walsh 8 θέσεων
Λειτουργία Walsh 2ης τάξης
B u (0)=8, B u (1)= B u (-1)=3, B u (2)= B u (-2)=-2, B u (3)= B u (-3 )=-3, B u (4)= B u (-4)=-4, B u (5)= B u (-5)=-1, B u (6)= B u (-6)= 2, B u (7)= B u (-7)=1, B u (8)= B u (-8)=0.
Ρύζι. 2.6. ACF της συνάρτησης Walsh 2ης τάξης.
Συνάρτηση Walsh 7ης τάξης
B u (0)=8, B u (1)= B u (-1)=-7, B u (2)= B u (-2)=6, B u (3)= B u (-3 )=-5, B u (4)= B u (-4)=4, B u (5)= B u (-5)=-3, B u (6)= B u (-6)=2 , B u (7)= B u (-7)=-1, B u (8)= B u (-8)=0.
Ρύζι. 2.7. ACF της συνάρτησης Walsh της 7ης τάξης.
2.3 Τύποι σύνθετων σημάτων
Ένα σήμα είναι μια φυσική διαδικασία που μπορεί να μεταφέρει χρήσιμες πληροφορίες και να διαδοθεί κατά μήκος μιας γραμμής επικοινωνίας. Κάτω από το σήμα s(t) εννοούμε τη συνάρτηση του χρόνου, η οποία αντανακλά τη φυσική διαδικασία, η οποία έχει πεπερασμένη διάρκεια T.
Τα σήματα των οποίων η βάση Β, που ισούται με το γινόμενο της διάρκειας του σήματος Τ και του πλάτους του φάσματος του, είναι κοντά στη μονάδα, ονομάζονται «απλά» ή «συνηθισμένα». Αυτά τα σήματα μπορούν να διακριθούν κατά συχνότητα, χρόνο (καθυστέρηση) και φάση.
Τα σύνθετα, πολυδιάστατα σήματα που μοιάζουν με θόρυβο σχηματίζονται σύμφωνα με έναν περίπλοκο νόμο. Κατά τη διάρκεια του σήματος Τ, υφίσταται επιπλέον χειρισμό (ή διαμόρφωση) σε συχνότητα ή φάση. Πρόσθετη διαμόρφωση πλάτους χρησιμοποιείται σπάνια. Λόγω πρόσθετης διαμόρφωσης, το φάσμα του σήματος Δf (διατηρώντας τη διάρκειά του Τ) διευρύνεται. Επομένως, για ένα τέτοιο σήμα B=T Δf>>1.
Σύμφωνα με ορισμένους νόμους σχηματισμού ενός σύνθετου σήματος, το φάσμα του αποδεικνύεται συνεχές και πρακτικά ομοιόμορφο, δηλ. κοντά στο φάσμα θορύβου περιορισμένου εύρους ζώνης. Σε αυτήν την περίπτωση, η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης σήματος έχει μια κύρια ακίδα, το πλάτος της οποίας καθορίζεται όχι από τη διάρκεια του σήματος, αλλά από το πλάτος του φάσματος της, δηλ. έχει μια μορφή παρόμοια με τη λειτουργία αυτοσυσχέτισης περιορισμένου θορύβου. Από αυτή την άποψη, τέτοια πολύπλοκα σήματα ονομάζονται θόρυβο.
Τα σήματα που μοιάζουν με θόρυβο έχουν χρησιμοποιηθεί σε ευρυζωνικά συστήματα επικοινωνίας, καθώς: παρέχουν υψηλή θόρυβο ατρωσίας των συστημάτων επικοινωνίας. επιτρέπουν την οργάνωση της ταυτόχρονης λειτουργίας πολλών συνδρομητών σε μια κοινή ζώνη συχνοτήτων· σας επιτρέπουν να αντιμετωπίσετε με επιτυχία τη διάδοση πολλαπλών διαδρομών των ραδιοκυμάτων διαχωρίζοντας τις δέσμες. παρέχουν καλύτερη χρήση του φάσματος συχνοτήτων σε περιορισμένη περιοχή σε σύγκριση με συστήματα επικοινωνίας στενής ζώνης.
Είναι γνωστός ένας μεγάλος αριθμός διαφορετικών σημάτων που μοιάζουν με θόρυβο (NLS). Ωστόσο, διακρίνονται τα ακόλουθα κύρια NPS: σήματα διαμορφωμένα με συχνότητα. σήματα πολλαπλών συχνοτήτων. πληκτρολογημένα σήματα μετατόπισης φάσης. σήματα διακριτής συχνότητας. διακριτά σύνθετα σήματα συχνότητας.
Τα διαμορφωμένα σήματα συχνότητας (FM) είναι συνεχή σήματα, η συχνότητα των οποίων αλλάζει σύμφωνα με έναν δεδομένο νόμο (Εικ. 2.8.).
Ρύζι. 2.8. Σήμα FM.
Στα συστήματα επικοινωνίας, είναι απαραίτητο να υπάρχουν πολλά σήματα. Σε αυτή την περίπτωση, η ανάγκη για γρήγορη αλλαγή σημάτων και μεταγωγή του εξοπλισμού σχηματισμού και επεξεργασίας οδηγεί στο γεγονός ότι ο νόμος της αλλαγής συχνότητας γίνεται διακριτός. Σε αυτήν την περίπτωση, τα σήματα FM μεταφέρονται σε σήματα HF.
Τα σήματα πολλαπλών συχνοτήτων (MF) είναι το άθροισμα των N αρμονικών u 1 (t) ... u N (t), των οποίων τα πλάτη και οι φάσεις καθορίζονται σύμφωνα με τους νόμους σχηματισμού σήματος (Εικ. 2.9.).
Ρύζι. 2.9. Σήμα MF.
Τα σήματα MF είναι συνεχή και είναι δύσκολο να προσαρμοστούν οι μέθοδοι ψηφιακής τεχνολογίας για το σχηματισμό και την επεξεργασία τους.
Τα σήματα με πλήκτρα αλλαγής φάσης (PM) είναι μια ακολουθία ραδιοπαλμών, οι φάσεις των οποίων αλλάζουν σύμφωνα με έναν δεδομένο νόμο (Εικ. 2.10., α). Συνήθως η φάση παίρνει δύο τιμές (0 ή π). Σε αυτήν την περίπτωση, το σήμα RF FM αντιστοιχεί στο σήμα βίντεο-FM (Εικ. 2.10., β).
Ρύζι. 2.10. Σήμα FM.
Τα σήματα FM είναι πολύ κοινά, γιατί. επιτρέπουν την εκτεταμένη χρήση ψηφιακών μεθόδων στη διαμόρφωση και επεξεργασία και είναι δυνατή η υλοποίηση τέτοιων σημάτων με σχετικά μεγάλες βάσεις.
Τα σήματα διακριτής συχνότητας (DF) αντιπροσωπεύουν μια ακολουθία ραδιοπαλμών (Εικ. 2.11.), των οποίων οι φέρουσες συχνότητες αλλάζουν σύμφωνα με έναν δεδομένο νόμο.
Ρύζι. 2.11. Σήμα DC.
Τα σήματα διακριτής σύνθετης συχνότητας (DSF) είναι σήματα DC στα οποία κάθε παλμός αντικαθίσταται από ένα σήμα που μοιάζει με θόρυβο.
Στο σχ. 2.12. εμφανίζεται ένα σήμα FM συχνότητας βίντεο, τα επιμέρους μέρη του οποίου μεταδίδονται σε διαφορετικές φέρουσες συχνότητες.
Ρύζι. 2.12. Σήμα DCH.
2.4 Συστήματα παραγόμενων σημάτων
Ένα παράγωγο σήμα είναι ένα σήμα που προκύπτει από τον πολλαπλασιασμό δύο σημάτων. Στην περίπτωση των σημάτων PM, ο πολλαπλασιασμός πρέπει να πραγματοποιείται στοιχείο προς στοιχείο ή, όπως συνηθέστερα αποκαλείται, σύμβολο με σύμβολο. Ένα σύστημα που αποτελείται από παράγωγα σήματα ονομάζεται παράγωγο. Μεταξύ των παραγώγων συστημάτων, τα συστήματα που κατασκευάζονται ως εξής έχουν ιδιαίτερη σημασία. Ως βάση, χρησιμοποιείται κάποιο σύστημα σημάτων, οι ιδιότητες συσχέτισης του οποίου δεν πληρούν πλήρως τις απαιτήσεις για CF, αλλά το οποίο έχει ορισμένα πλεονεκτήματα όσον αφορά την ευκολία σχηματισμού και επεξεργασίας. Ένα τέτοιο σύστημα ονομάζεται πρωτότυπο. Στη συνέχεια επιλέγεται ένα σήμα που έχει συγκεκριμένες ιδιότητες. Ένα τέτοιο σήμα ονομάζεται παραγωγή. Πολλαπλασιάζοντας το σήμα παραγωγής με κάθε σήμα του αρχικού συστήματος, παίρνουμε ένα σύστημα παραγώγων. Το σήμα παραγωγής πρέπει να επιλέγεται έτσι ώστε το παραγόμενο σύστημα να είναι πραγματικά καλύτερο από το αρχικό, δηλ. να έχουν καλές ιδιότητες συσχέτισης. Το μιγαδικό περίβλημα του παραγώγου σήματος S μ m (t) είναι ίσο με το γινόμενο των μιγαδικών περιβλημάτων των αρχικών σημάτων U m (t) και του σήματος παραγωγής V μ (t), δηλ. S μ m (t)= U m (t) V μ (t). Αν οι δείκτες αλλάξουν μέσα σε m=1..M, μ=1..H, τότε ο όγκος του συστήματος σήματος παραγώγου είναι L=MH.
Η επιλογή των σημάτων παραγωγής καθορίζεται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένου του αρχικού συστήματος. Εάν τα αρχικά σήματα συστήματος είναι ευρυζωνικά, τότε το σήμα παραγωγής μπορεί να είναι ευρυζωνικό και να έχει μικρά επίπεδα πλευρικών κορυφών της συνάρτησης αβεβαιότητας κοντά στην τιμή rms. Εάν τα σήματα του αρχικού συστήματος είναι στενής ζώνης, τότε αρκεί να ικανοποιηθεί η ανισότητα F V >>F U (F V είναι το πλάτος του φάσματος των σημάτων παραγωγής, F U είναι το πλάτος του φάσματος των αρχικών σημάτων) και η απαίτηση ώστε οι πλευρικές κορυφές του ACF να είναι μικρές.
Ας πάρουμε το σύστημα Walsh ως αρχικό. Σε αυτή την περίπτωση, τα σήματα παραγωγής θα πρέπει να είναι ευρυζωνικά και να έχουν καλούς ACF. Επιπλέον, το σήμα παραγωγής πρέπει να έχει τον ίδιο αριθμό στοιχείων με τα αρχικά σήματα, δηλ. N=2 k στοιχεία, όπου k είναι ακέραιος. Αυτές οι συνθήκες γενικά ικανοποιούνται από μη γραμμικές ακολουθίες. Δεδομένου ότι η κύρια απαίτηση είναι η μικρότητα των πλευρικών κορυφών του ACF, τα καλύτερα σήματα με τον αριθμό των στοιχείων N = 16, 32, 64 επιλέχθηκαν στην κατηγορία των μη γραμμικών ακολουθιών. Αυτά τα σήματα φαίνονται στο σχ. 2.13. Στο σχ. 2.13. υποδεικνύονται επίσης οι τιμές του αριθμού των μπλοκ μ για κάθε σήμα παραγωγής. Είναι κοντά στη βέλτιστη τιμή μ 0 =(N+1)/2. Αυτή είναι απαραίτητη προϋπόθεση για να αποκτήσετε ένα καλό ACF με μικρές πλευρικές κορυφές.
Ρύζι. 2.13. Παραγωγή σημάτων FM.
Ο όγκος του συστήματος παραγώγων είναι ίσος με τον όγκο του συστήματος Walsh N. Τα παράγωγα συστήματα έχουν καλύτερες ιδιότητες συσχέτισης από τα συστήματα Walsh.
3. Διαμόρφωση σύνθετων σημάτων
3.1 Γεωμετρική αναπαράσταση σημάτων
Εξετάστε μια γεωμετρική ή διανυσματική αναπαράσταση σημάτων. Ορίζουμε έναν Ν-διάστατο ορθογώνιο χώρο ως έναν χώρο που ορίζεται από ένα σύνολο N γραμμικά ανεξάρτητων συναρτήσεων (ψ j (t)), που ονομάζονται συναρτήσεις βάσης. Οποιαδήποτε συνάρτηση αυτού του χώρου μπορεί να εκφραστεί με όρους γραμμικού συνδυασμού συναρτήσεων βάσης που πρέπει να ικανοποιεί τη συνθήκη
,
όπου ο τελεστής ονομάζεται σύμβολο Kronecker. Για μη μηδενικές σταθερές K j ο χώρος ονομάζεται ορθογώνιος. Εάν οι συναρτήσεις βάσης κανονικοποιηθούν έτσι ώστε όλα τα K j =1, ο χώρος ονομάζεται ορθοκανονικός. Η κύρια συνθήκη ορθογωνικότητας μπορεί να διατυπωθεί ως εξής: κάθε συνάρτηση ψ j (t) του συνόλου των συναρτήσεων βάσης πρέπει να είναι ανεξάρτητη από τις άλλες συναρτήσεις του συνόλου. Κάθε συνάρτηση ψ j (t) δεν πρέπει να παρεμβαίνει σε άλλες λειτουργίες κατά τη διαδικασία ανίχνευσης. Από γεωμετρική άποψη, όλες οι συναρτήσεις ψ j (t) είναι κάθετες μεταξύ τους.
Στον ορθογώνιο χώρο σήματος, το μέτρο της Ευκλείδειας απόστασης που χρησιμοποιείται στη διαδικασία ανίχνευσης ορίζεται πιο εύκολα. Εάν τα κύματα που μεταφέρουν τα σήματα δεν σχηματίζουν τέτοιο χώρο, μπορούν να μετατραπούν σε γραμμικό συνδυασμό ορθογώνιων σημάτων. Μπορεί να φανεί ότι ένα αυθαίρετο πεπερασμένο σύνολο σημάτων (s i (t)) (i=1…M), όπου κάθε στοιχείο του συνόλου είναι φυσικά πραγματοποιήσιμο και έχει διάρκεια T, μπορεί να εκφραστεί ως ένας γραμμικός συνδυασμός N ορθογώνιων σημάτων ψ 1 (t), ψ 2 ( t), …, ψ N (t), όπου NM, έτσι ώστε
που
Η μορφή της βάσης (ψ j (t)) δεν προσδιορίζεται. Αυτά τα σήματα επιλέγονται για λόγους ευκολίας και εξαρτώνται από την κυματομορφή της μετάδοσης του σήματος. Το σύνολο τέτοιων κυμάτων (s i (t)) μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σύνολο διανυσμάτων (s i )=(a i 1 , a i 2 , …,a iN ). Ο αμοιβαίος προσανατολισμός των διανυσμάτων σήματος περιγράφει τη σχέση μεταξύ των σημάτων (σε σχέση με τις φάσεις ή τις συχνότητές τους) και το πλάτος κάθε συνόλου διανύσματος (s i) είναι ένα μέτρο της ενέργειας του σήματος που μεταφέρεται κατά τη διάρκεια του χρόνου μετάδοσης συμβόλων. Γενικά, μετά την επιλογή ενός συνόλου N ορθογώνιων συναρτήσεων, καθένα από τα μεταδιδόμενα σήματα s i (t) καθορίζεται πλήρως από το διάνυσμα των συντελεστών του s i =(a i 1 , a i 2 , …,a iN) i=1…M.
3.2 Μέθοδοι πληκτρολόγησης αλλαγής φάσης (PM2, PM4, RPM)
Το Phase Shift Keying (PSK) αναπτύχθηκε νωρίς στην ανάπτυξη του προγράμματος εξερεύνησης του διαστήματος. τώρα το σύστημα PSK χρησιμοποιείται ευρέως σε εμπορικά και στρατιωτικά συστήματα επικοινωνιών. Το σήμα στη διαμόρφωση PSK έχει την ακόλουθη μορφή:
Εδώ, η φάση φ i (t) μπορεί να πάρει M διακριτές τιμές, που συνήθως ορίζονται ως εξής:
Το απλούστερο παράδειγμα πληκτρολόγησης μετατόπισης φάσης είναι το δυαδικό πληκτρολόγιο μετατόπισης φάσης (PSK2). Η παράμετρος Ε είναι ενέργεια συμβόλου, T ο χρόνος μετάδοσης συμβόλων. Η λειτουργία του κυκλώματος διαμόρφωσης είναι να μετατοπίσει τη φάση του διαμορφωμένου σήματος s i (t) κατά μία από τις δύο τιμές, μηδέν ή π (180 0). Μια τυπική όψη του σήματος PM2 φαίνεται στην εικ. 3.1.α), όπου χαρακτηριστικές απότομες αλλαγές φάσης είναι σαφώς ορατές κατά τη μετάβαση μεταξύ των συμβόλων· εάν η διαμορφωμένη ροή δεδομένων αποτελείται από εναλλασσόμενα μηδενικά και μονάδες, τέτοιες απότομες αλλαγές θα συμβαίνουν σε κάθε μετάβαση. Το διαμορφωμένο σήμα μπορεί να αναπαρασταθεί ως διάνυσμα σε ένα γράφημα σε πολικές συντεταγμένες. το μήκος του διανύσματος αντιστοιχεί στο πλάτος του σήματος και ο προσανατολισμός του στη γενική περίπτωση M-ary αντιστοιχεί στη φάση του σήματος σε σχέση με άλλα σήματα M - 1 του συνόλου. Κατά τη διαμόρφωση του FM2 (Εικ. 3.1.β)) η αναπαράσταση του φορέα δίνει δύο αντιφασικά (180 0) διανύσματα. Τα σύνολα σημάτων που μπορούν να αναπαρασταθούν από τέτοια διανύσματα εκτός φάσης ονομάζονται αντίποδες.
Ρύζι. 3.1. Δυαδική πληκτρολόγηση μετατόπισης φάσης.
Ένα άλλο παράδειγμα πληκτρολόγησης μετατόπισης φάσης είναι η διαμόρφωση PM4 (M=4). Με τη διαμόρφωση PM4, η παράμετρος E είναι η ενέργεια δύο συμβόλων, ο χρόνος T είναι ο χρόνος μετάδοσης δύο συμβόλων. Η φάση του διαμορφωμένου σήματος παίρνει μία από τις τέσσερις πιθανές τιμές: 0, π/2, π, 3π/2. Στη διανυσματική αναπαράσταση, το σήμα FM4 έχει τη μορφή που φαίνεται στο Σχ. 3.2.
Ρύζι. 3.2. Σήμα FM4 σε διανυσματική αναπαράσταση.
Ας εξετάσουμε έναν άλλο τύπο πλήκτρων μετατόπισης φάσης - πληκτρολόγηση σχετικής μετατόπισης φάσης (RPK) ή πληκτρολόγηση διαφορικής μετατόπισης φάσης (DPSK). Η πληκτρολόγηση διαφορικής αλλαγής φάσης του ονόματος απαιτεί κάποια εξήγηση, καθώς δύο διαφορετικές πτυχές της διαδικασίας διαμόρφωσης/αποδιαμόρφωσης σχετίζονται με τη λέξη "διαφορικό": η διαδικασία κωδικοποίησης και η διαδικασία ανίχνευσης. Ο όρος "διαφορική κωδικοποίηση" χρησιμοποιείται όταν η κωδικοποίηση δυαδικών χαρακτήρων δεν καθορίζεται από την τιμή τους (δηλ. μηδέν ή ένα), αλλά από το αν ο χαρακτήρας είναι ίδιος ή διαφορετικός από τον προηγούμενο. Ο όρος "διαφορική συνεκτική ανίχνευση" σημάτων σε διαφορική διαμόρφωση PSK (με αυτή την έννοια χρησιμοποιείται συνήθως το όνομα DPSK) σχετίζεται με ένα σχήμα ανίχνευσης, το οποίο συχνά αναφέρεται ως μη συνεκτικά σχήματα, καθώς δεν απαιτεί αντιστοίχιση φάσης με τον λαμβανόμενο φορέα.
Σε μη συνεκτικά συστήματα, δεν γίνεται καμία προσπάθεια προσδιορισμού της πραγματικής τιμής της φάσης του εισερχόμενου σήματος. Επομένως, εάν το μεταδιδόμενο σήμα είναι της μορφής
το λαμβανόμενο σήμα μπορεί να περιγραφεί ως εξής.
Εδώ το α είναι μια αυθαίρετη σταθερά, που συνήθως υποτίθεται ότι είναι μια τυχαία μεταβλητή ομοιόμορφα κατανεμημένη μεταξύ μηδέν και 2π, και το n(t) είναι θόρυβος.
Για συνεκτική ανίχνευση, χρησιμοποιούνται ταιριασμένα φίλτρα. για ασυνάρτητη ανίχνευση, αυτό είναι αδύνατο, καθώς σε αυτήν την περίπτωση η έξοδος του ταιριασμένου φίλτρου θα εξαρτηθεί από την άγνωστη γωνία α. Αλλά αν υποθέσουμε ότι το α αλλάζει αργά σε σχέση με ένα διάστημα δύο περιόδων (2Τ), τότε η διαφορά φάσης μεταξύ δύο διαδοχικών σημάτων δεν θα εξαρτάται από το α.
Η βάση της ανίχνευσης διαφορικού συνεκτικού σήματος στη διαμόρφωση DPSK είναι η εξής. Η διαδικασία αποδιαμόρφωσης μπορεί να χρησιμοποιεί τη φάση φορέα του προηγούμενου διαστήματος συμβόλων ως αναφορά φάσης. Η χρήση του απαιτεί διαφορική κωδικοποίηση της ακολουθίας μηνυμάτων στον πομπό, αφού η πληροφορία κωδικοποιείται από τη διαφορά φάσης μεταξύ δύο διαδοχικών παλμών. Για να μεταδοθεί το i-ο μήνυμα (i=1,2,…,M), η φάση του τρέχοντος σήματος πρέπει να μετατοπιστεί κατά φ i =2πi/M ακτίνια σε σχέση με τη φάση του προηγούμενου σήματος. Γενικά, ο ανιχνευτής υπολογίζει τις συντεταγμένες ενός εισερχόμενου σήματος προσδιορίζοντας τη συσχέτισή του με τα τοπικά παραγόμενα σήματα cosω 0 t και sinω 0 t. Στη συνέχεια, όπως φαίνεται στο Σχ. 3.3., ο ανιχνευτής μετρά τη γωνία μεταξύ του διανύσματος του τρέχοντος λαμβανόμενου σήματος και του διανύσματος του προηγούμενου σήματος.
Ρύζι. 3.3. Χώρος σήματος για το σχήμα DPSK.
Το σχήμα DPSK είναι λιγότερο αποτελεσματικό από το PSK, επειδή στην πρώτη περίπτωση, λόγω της συσχέτισης μεταξύ των σημάτων, τα σφάλματα τείνουν να διαδοθούν (σε χρόνους παρακείμενων συμβόλων). Αξίζει να θυμηθούμε ότι τα σχήματα PSK και DPSK διαφέρουν στο ότι στην πρώτη περίπτωση το λαμβανόμενο σήμα συγκρίνεται με ένα ιδανικό σήμα αναφοράς και στη δεύτερη περίπτωση συγκρίνονται δύο θορυβώδη σήματα. Σημειώστε ότι η διαμόρφωση DPSK παράγει διπλάσιο θόρυβο από τη διαμόρφωση PSK. Επομένως, όταν χρησιμοποιείτε το DPSK, θα πρέπει να περιμένετε διπλάσια πιθανότητα σφάλματος από ό,τι στην περίπτωση του PSK. Το πλεονέκτημα του σχήματος DPSK είναι η μικρότερη πολυπλοκότητα του συστήματος.
3.3 Διαμόρφωση με ελάχιστη μετατόπιση συχνότητας.
Ένα μη ασυνεχές σχήμα διαμόρφωσης είναι η πληκτρολόγηση ελάχιστης μετατόπισης συχνότητας (MSK). Το MSK μπορεί να θεωρηθεί ως μια ειδική περίπτωση πληκτρολόγησης μετατόπισης συχνότητας χωρίς ασυνέχεια φάσης. Το σήμα MSK μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής.
Εδώ, f 0 είναι η φέρουσα συχνότητα, d k =±1 αντιπροσωπεύει διπολικά δεδομένα που μεταδίδονται με ρυθμό R=1/T και x k είναι η σταθερά φάσης για το kth διάστημα bit. Σημειώστε ότι όταν d k =1 η συχνότητα που εκπέμπεται είναι f 0 +1/4T και όταν d k =-1 είναι f 0 -1/4T. Κατά τη διάρκεια κάθε διαστήματος μετάδοσης δεδομένων T δευτερολέπτου, η τιμή του x k είναι σταθερή, δηλ. x k =0 ή π, που υπαγορεύεται από την απαίτηση της συνέχειας φάσης σήματος σε χρόνους t=kT. Αυτή η απαίτηση επιβάλλει έναν περιορισμό στη φάση, ο οποίος μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη αναδρομική σχέση για x k .
Η εξίσωση για το s(t) μπορεί να ξαναγραφτεί στην αναπαράσταση τετραγωνισμού.
Το συστατικό εντός φάσης συμβολίζεται ως ak cos(πt/2T)cos2πf 0 t, όπου cos2πf 0 t είναι ο φορέας, cos(πt/2T) είναι η στάθμιση ημιτονοειδούς συμβόλου και k είναι ο όρος που εξαρτάται από τα δεδομένα. Ομοίως, η συνιστώσα τετραγωνισμού είναι b k sin(πt/2T)sin2πf 0 t, όπου sin2πf 0 t είναι ο όρος τετραγωνισμού φορέα, sin(πt/2T) είναι η ίδια στάθμιση ημιτονοειδούς συμβόλου και b k είναι ο όρος που εξαρτάται από τις πληροφορίες. Μπορεί να φαίνεται ότι οι τιμές a k και b k μπορούν να αλλάζουν την τιμή τους κάθε T δευτερόλεπτα. Ωστόσο, λόγω της απαίτησης της συνέχειας φάσης, η τιμή του a k μπορεί να αλλάξει μόνο όταν η συνάρτηση cos(πt/2T) διέρχεται από το μηδέν και της b k μόνο όταν το sin(πt/2T) διέρχεται από το μηδέν. Επομένως, η στάθμιση συμβόλων σε ένα κανάλι εντός φάσης ή τετραγωνισμού είναι ένας ημιτονοειδής παλμός με περίοδο 2Τ και μεταβλητό πρόσημο. Τα στοιχεία εντός φάσης και τετραγωνισμού μετατοπίζονται μεταξύ τους κατά T δευτερόλεπτα.
Η έκφραση για το s(t) μπορεί να ξαναγραφτεί με διαφορετική μορφή.
Εδώ τα d I (t) και d Q (t) έχουν την ίδια σημασία των ροών δεδομένων εντός φάσης και τετραγωνισμού. Ένα σχήμα MSK γραμμένο με αυτή τη μορφή αναφέρεται μερικές φορές ως προκωδικοποιημένο MSK. Η γραφική αναπαράσταση του s(t) δίνεται στο σχ. 3.4. Στο σχ. 3.4. α) και γ) δείχνει την ημιτονοειδή στάθμιση των παλμών των καναλιών εντός φάσης και τετραγωνισμού, εδώ ο πολλαπλασιασμός με το ημιτονοειδές δίνει ομαλότερες μεταβάσεις φάσης από ό,τι στην αρχική αναπαράσταση δεδομένων. Στο σχ. 3.4. β) και δ) δείχνει τη διαμόρφωση των ορθογώνιων συνιστωσών cos2πf 0 t και sin2πf 0 t από ημιτονοειδείς ροές δεδομένων. Στο σχ. 3.4. ε) το άθροισμα των ορθογώνιων συνιστωσών που φαίνονται στο σχ. 3.4. β) και δ). Από την έκφραση για s(t) και Εικ.3.4. μπορούμε να συμπεράνουμε τα εξής: 1) το σήμα s(t) έχει σταθερό κέλυφος. 2) Η φάση του φορέα RF είναι συνεχής στις μεταβάσεις bit. 3) το σήμα s(t) μπορεί να θεωρηθεί ως σήμα διαμορφωμένο FSK με συχνότητες μετάδοσης f 0 +1/4T και f 0 -1/4T. Έτσι, η ελάχιστη απόσταση μεταξύ τόνου που απαιτείται για τη διαμόρφωση MSK μπορεί να γραφτεί ως:
που ισούται με το ήμισυ του bit rate. Σημειώστε ότι η τονική απόσταση που απαιτείται για το MSK είναι το μισό (1/T) της απόστασης που απαιτείται για ασυνάρτητη ανίχνευση διαμορφωμένων σημάτων FSK. Αυτό συμβαίνει επειδή η φάση φορέα είναι γνωστή και συνεχής, γεγονός που επιτρέπει τη συνεκτική αποδιαμόρφωση του σήματος.
Ρύζι. 3.4. Πληκτρολόγηση ελάχιστης μετατόπισης: α) Τροποποιημένη ροή bit σε φάση. β) το γινόμενο του ρεύματος bit εντός φάσης και του φορέα. γ) Τροποποιημένη ροή δυαδικών ψηφίων τετραγωνισμού. δ) το γινόμενο της ροής δυαδικών ψηφίων τετραγωνισμού και του φορέα. ε) σήμα MSK.
3.4 Τετραγωνική διαμόρφωση και τα χαρακτηριστικά της ( Q PSK , QAM )
Εξετάστε το τετράγωνο πληκτρολόγιο μετατόπισης φάσης (QPSK). Η αρχική ροή δεδομένων d k (t)=d 0 , d 1 , d 2 ,… αποτελείται από διπολικούς παλμούς, δηλ. d k πάρτε τις τιμές +1 ή -1 (Εικ. 3.5.a)), που αντιπροσωπεύουν ένα δυαδικό ένα και ένα δυαδικό μηδέν. Αυτό το ρεύμα παλμού χωρίζεται σε ρεύμα εντός φάσης d I (t) και τετράγωνο - d Q (t), όπως φαίνεται στο σχήμα. 3.5.β).
d I (t)=d 0 , d 2 , d 4 ,… (ζυγά bits)
d Q (t)=d 1 , d 3 , d 5 ,… (μονά bit)
Μια βολική ορθογώνια υλοποίηση του σήματος QPSK μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας διαμόρφωση πλάτους των ροών εντός φάσης και τετραγωνισμού στις συναρτήσεις ημιτονοειδούς και συνημιτόνου του φορέα.
Χρησιμοποιώντας τριγωνομετρικές ταυτότητες, το s(t) μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής: s(t)=cos(2πf 0 t+θ(t)). Ο διαμορφωτής QPSK που φαίνεται στο Σχ. 3.5.γ), χρησιμοποιεί το άθροισμα των ημιτονικών και συνημιτονικών όρων. Το ρεύμα των παλμών d I (t) χρησιμοποιείται για διαμόρφωση πλάτους (με πλάτος +1 ή -1) συνημίτονο. Αυτό ισοδυναμεί με μετατόπιση της φάσης του συνημιτονοειδούς κύματος κατά 0 ή π. Επομένως, το αποτέλεσμα είναι ένα σήμα BPSK. Ομοίως, το ρεύμα παλμού d Q (t) διαμορφώνει ένα ημιτονοειδές, το οποίο δίνει ένα σήμα BPSK ορθογώνιο με το προηγούμενο. Όταν αθροιστούν αυτά τα δύο ορθογώνια στοιχεία φορέα, λαμβάνεται ένα σήμα QPSK. Η τιμή του θ(t) θα αντιστοιχεί σε έναν από τους τέσσερις πιθανούς συνδυασμούς των d I (t) και d Q (t) στην έκφραση για s(t): θ(t)=0 0 , ±90 0 ή 180 0 ; τα προκύπτοντα διανύσματα σήματος φαίνονται στο χώρο σήματος στο σχ. 3.6. Εφόσον τα cos(2πf 0 t) και sin(2πf 0 t) είναι ορθογώνια, τα δύο σήματα BPSK μπορούν να ανιχνευθούν χωριστά. Το QPSK έχει μια σειρά από πλεονεκτήματα σε σχέση με το BPSK: Με τη διαμόρφωση QPSK, ένας παλμός εκπέμπει δύο bit, στη συνέχεια ο ρυθμός δεδομένων διπλασιάζεται ή με τον ίδιο ρυθμό δεδομένων όπως στο σχήμα BPSK, χρησιμοποιείται το μισό εύρος ζώνης. καθώς και αυξημένη ασυλία θορύβου, tk. Οι παλμοί είναι δύο φορές μεγαλύτεροι και επομένως πιο ισχυροί από τους παλμούς BPSK.
Ρύζι. 3.5. Διαμόρφωση QPSK.
Ρύζι. 3.6. Χώρος σήματος για το σχήμα QPSK.
Η διαμόρφωση τετραγώνου πλάτους (KAM, QAM) μπορεί να θεωρηθεί μια λογική επέκταση του QPSK, αφού το σήμα QAM αποτελείται επίσης από δύο ανεξάρτητους διαμορφωμένους φορείς πλάτους.
Με τη διαμόρφωση πλάτους τετραγωνισμού, αλλάζουν τόσο η φάση όσο και το πλάτος του σήματος, γεγονός που καθιστά δυνατή την αύξηση του αριθμού των κωδικοποιημένων bit και, ταυτόχρονα, την σημαντική αύξηση της ανοσίας του θορύβου. Η τετραγωνική αναπαράσταση των σημάτων είναι ένα βολικό και αρκετά καθολικό μέσο για την περιγραφή τους. Η αναπαράσταση τετραγωνισμού συνίσταται στην έκφραση της ταλάντωσης ως γραμμικού συνδυασμού δύο ορθογώνιων συνιστωσών - ημιτονοειδούς και συνημιτονοειδούς (σε φάση και τετραγωνικό):
s(t)=A(t)cos(ωt + φ(t))=x(t)sinωt + y(t)cosωt, όπου
x(t)=A(t)(-sinφ(t)),y(t)=A(t)cosφ(t)
Αυτή η διακριτή διαμόρφωση (κλείδωμα) πραγματοποιείται σε δύο κανάλια, σε φορείς μετατοπισμένους κατά 90 0 μεταξύ τους, δηλ. σε τετράγωνο (εξ ου και το όνομα).
Ας εξηγήσουμε τη λειτουργία του κυκλώματος τετραγωνισμού χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του σχηματισμού τετραφασικών σημάτων FM (FM-4) (Εικ. 3.7).
Ρύζι. 3.7. Σχέδιο διαμορφωτή τετραγωνισμού.
Ρύζι. 3.8. Δεκαεξαδικός χώρος σήματος (QAM-16).
Η αρχική ακολουθία δυαδικών συμβόλων διάρκειας T διαιρείται από τον καταχωρητή μετατόπισης σε περιττούς παλμούς y, οι οποίοι τροφοδοτούνται στο κανάλι τετραγωνισμού (cosωt) και άρτιους παλμούς x, που εισέρχονται στο κανάλι εντός φάσης (sinωt). Και οι δύο αλληλουχίες παλμών τροφοδοτούνται στις εισόδους των αντίστοιχων διαμορφωτών των χειριζόμενων παλμών, στις εξόδους των οποίων σχηματίζονται αλληλουχίες διπολικών παλμών x(t) και y(t) με πλάτος ±U m και διάρκεια 2Τ. Οι παλμοί x(t) και y(t) φτάνουν στις εισόδους πολλαπλασιαστών καναλιών, στις εξόδους των οποίων σχηματίζονται διφασικές (0, π) ταλαντώσεις FM. Μετά την άθροιση, σχηματίζουν το σήμα FM-4.
Στο σχ. 3.8. Εμφανίζεται ο δισδιάστατος χώρος σήματος και ένα σύνολο δεκαεξαδικών διανυσμάτων σήματος που διαμορφώνονται με QAM που απεικονίζονται με κουκκίδες διατεταγμένες σε μια ορθογώνια διάταξη.
Από το σχ. 3.8. μπορεί να φανεί ότι η απόσταση μεταξύ των διανυσμάτων σήματος στον χώρο σήματος με το QAM είναι μεγαλύτερη από ό,τι με το QPSK, επομένως, το QAM είναι πιο θόρυβο σε σύγκριση με το QPSK,
3.5 Εφαρμογή τετράγωνων μόντεμ
Το μόντεμ έχει σχεδιαστεί για να μεταδίδει / λαμβάνει πληροφορίες μέσω συμβατικών τηλεφωνικών καλωδίων. Με αυτή την έννοια, το μόντεμ λειτουργεί ως διεπαφή μεταξύ του υπολογιστή και του τηλεφωνικού δικτύου. Το κύριο καθήκον του είναι να μετατρέψει τις μεταδιδόμενες πληροφορίες σε μορφή αποδεκτή για μετάδοση μέσω τηλεφωνικών καναλιών και να μετατρέψει τις ληφθείσες πληροφορίες σε μορφή αποδεκτή από υπολογιστή. Όπως γνωρίζετε, ένας υπολογιστής είναι σε θέση να επεξεργάζεται και να μεταδίδει πληροφορίες σε δυαδικό κώδικα, δηλαδή με τη μορφή μιας ακολουθίας λογικών μηδενικών και μονάδων, που ονομάζονται bit. Σε ένα λογικό ένα μπορεί να εκχωρηθεί ένα επίπεδο υψηλής τάσης και στο λογικό μηδέν μπορεί να εκχωρηθεί ένα επίπεδο χαμηλής τάσης. Κατά τη μετάδοση πληροφοριών μέσω τηλεφωνικών καλωδίων, είναι απαραίτητο τα χαρακτηριστικά των εκπεμπόμενων ηλεκτρικών σημάτων (ισχύς, φασματική σύνθεση κ.λπ.) να πληρούν τις απαιτήσεις του εξοπλισμού λήψης του κέντρου. Μία από τις κύριες απαιτήσεις είναι ότι το φάσμα σήματος πρέπει να είναι στην περιοχή από 300 έως 3400 Hz, δηλαδή να έχει πλάτος όχι μεγαλύτερο από 3100 Hz. Προκειμένου να ικανοποιηθούν αυτή και πολλές άλλες απαιτήσεις, τα δεδομένα υποβάλλονται σε κατάλληλη κωδικοποίηση, την οποία, στην πραγματικότητα, χειρίζεται το μόντεμ. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι πιθανής κωδικοποίησης, με τους οποίους τα δεδομένα μπορούν να μεταδοθούν μέσω καναλιών μεταγωγής συνδρομητών. Αυτές οι μέθοδοι διαφέρουν μεταξύ τους, τόσο ως προς την ταχύτητα μετάδοσης όσο και ως προς την προστασία από το θόρυβο. Ταυτόχρονα, ανεξάρτητα από τη μέθοδο κωδικοποίησης, τα δεδομένα μεταδίδονται μέσω των συνδρομητικών καναλιών μόνο σε αναλογική μορφή. Αυτό σημαίνει ότι χρησιμοποιείται ένα ημιτονοειδές σήμα φορέα για τη μετάδοση πληροφοριών, το οποίο υπόκειται σε αναλογική διαμόρφωση. Η χρήση αναλογικής διαμόρφωσης έχει ως αποτέλεσμα ένα πολύ μικρότερο φάσμα με σταθερό ρυθμό μετάδοσης bit. Η αναλογική διαμόρφωση είναι μια φυσική μέθοδος κωδικοποίησης στην οποία οι πληροφορίες κωδικοποιούνται αλλάζοντας το πλάτος, τη συχνότητα και τη φάση ενός ημιτονοειδούς φέροντος σήματος. Υπάρχουν πολλές βασικές μέθοδοι αναλογικής διαμόρφωσης: πλάτος, συχνότητα και σχετική φάση. Τα μόντεμ χρησιμοποιούν τις αναφερόμενες μεθόδους διαμόρφωσης, αλλά όχι μεμονωμένα, αλλά όλες μαζί. Για παράδειγμα, η διαμόρφωση πλάτους μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με τη διαμόρφωση φάσης (διαμόρφωση πλάτους-φάσης). Το κύριο πρόβλημα που προκύπτει κατά τη μετάδοση πληροφοριών μέσω καναλιών συνδρομητών είναι η αύξηση της ταχύτητας. Η ταχύτητα περιορίζεται από το φασματικό εύρος ζώνης του καναλιού επικοινωνίας. Ωστόσο, υπάρχει τρόπος να αυξηθεί σημαντικά ο ρυθμός μετάδοσης πληροφοριών χωρίς να αυξηθεί το εύρος του φάσματος του σήματος. Η κύρια ιδέα αυτής της μεθόδου είναι η χρήση κωδικοποίησης πολλαπλών θέσεων. Η ακολουθία των bit δεδομένων χωρίζεται σε ομάδες (σύμβολα), καθεμία από τις οποίες σχετίζεται με κάποια διακριτή κατάσταση του σήματος. Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας 16 διαφορετικές καταστάσεις σήματος (μπορεί να διαφέρουν μεταξύ τους, τόσο σε πλάτος όσο και σε φάση), είναι δυνατό να κωδικοποιηθούν όλοι οι δυνατοί συνδυασμοί για ακολουθίες των 4 bit. Αντίστοιχα, 32 διακριτές καταστάσεις θα κωδικοποιήσουν μια ομάδα πέντε bit σε μία κατάσταση. Στην πράξη, για να αυξηθεί ο ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών, χρησιμοποιείται κυρίως διαμόρφωση πολλαπλών θέσεων πλάτους-φάσης με πολλές πιθανές τιμές των επιπέδων πλάτους και της μετατόπισης φάσης του σήματος. Αυτός ο τύπος διαμόρφωσης ονομάζεται τετραγωνική διαμόρφωση πλάτους (QAM). Στην περίπτωση του QAM, οι καταστάσεις σήματος απεικονίζονται βολικά στο επίπεδο σήματος. Κάθε σημείο του επιπέδου σήματος έχει δύο συντεταγμένες: το πλάτος και τη φάση του σήματος και είναι ένας κωδικοποιημένος συνδυασμός μιας ακολουθίας bit. Για να βελτιωθεί η ατρωσία θορύβου της διαμόρφωσης πλάτους τετραγωνισμού, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η λεγόμενη διαμόρφωση Trellis (Trellis Code Modulation, TCM) ή, με άλλα λόγια, η κωδικοποίηση trellis. Με τη διαμόρφωση πέργκολας, ένα επιπλέον bit πέργκολας προστίθεται σε κάθε ομάδα μπιτ που μεταδίδεται σε μια διακριτή κατάσταση σήματος. Εάν, για παράδειγμα, τα bit πληροφοριών χωριστούν σε ομάδες των 4 bit (συνολικά είναι δυνατοί 16 διαφορετικοί συνδυασμοί), τότε 16 σημεία σήματος τοποθετούνται στο επίπεδο σήματος. Η προσθήκη ενός πέμπτου bit πλέγματος θα έχει ως αποτέλεσμα 32 πιθανούς συνδυασμούς, δηλαδή ο αριθμός των σημείων σήματος θα διπλασιαστεί. Ωστόσο, δεν επιτρέπονται όλοι οι συνδυασμοί bit, έχουν δηλαδή νόημα. Αυτή είναι η ιδέα της κωδικοποίησης του καφασωτού. Η τιμή του προστιθέμενου bit πλέγματος καθορίζεται από έναν ειδικό αλγόριθμο. Το προστιθέμενο bit πέργκολας υπολογίζεται από έναν ειδικό κωδικοποιητή. Στο μόντεμ λήψης, ένας ειδικός αποκωδικοποιητής, ο αποκαλούμενος αποκωδικοποιητής Viterbi, έχει σχεδιαστεί για να αναλύει τις εισερχόμενες ακολουθίες bit. Εάν οι λαμβανόμενες ακολουθίες είναι νόμιμες, τότε η μετάδοση θεωρείται ότι είναι χωρίς σφάλματα και το bit του πλέγματος απλώς αφαιρείται. Εάν μεταξύ των λαμβανόμενων ακολουθιών υπάρχουν απαγορευμένες ακολουθίες, τότε χρησιμοποιώντας έναν ειδικό αλγόριθμο, ο αποκωδικοποιητής Viterbi βρίσκει την καταλληλότερη επιτρεπόμενη ακολουθία, διορθώνοντας έτσι τα σφάλματα μετάδοσης. Έτσι, η έννοια της κωδικοποίησης με πέργκολα είναι να αυξηθεί η ατρωσία του θορύβου της μετάδοσης με το κόστος μιας σχετικά μικρής πλεονασμού. Η χρήση της κωδικοποίησης πέργκολας καθιστά δυνατή κυρίως την προστασία από εμπλοκή ακριβώς των γειτονικών σημείων στο χώρο του σήματος, τα οποία είναι απλώς τα πιο επιρρεπή στην πιθανότητα "μπλεξίματος" υπό την επίδραση παρεμβολών.
4. Χαρακτηριστικά λήψης σήματος στα τηλεπικοινωνιακά συστήματα
4.1 Πιθανότητες σφάλματος διάκρισης Μ γνωστά σήματα
Η ανίχνευση σήματος στα ραδιοηλεκτρονικά νοείται ως ανάλυση της λαμβανόμενης ταλάντωσης y(t), που καταλήγει σε μια απόφαση για την παρουσία ή την απουσία κάποιου χρήσιμου στοιχείου σε αυτό, το οποίο ονομάζεται σήμα. Τα διακριτικά σήματα M ορίζονται ως μια ανάλυση της λαμβανόμενης διακύμανσης y(t), που τελειώνει με μια απόφαση σχετικά με το ποιο από τα σήματα M ανήκουν στο προκαθορισμένο σύνολο S(s 0 (t), s 1 (t), .. ., s M -1 (t)) υπάρχει στο y(t). Η ανίχνευση σήματος είναι μια ειδική περίπτωση διάκρισης δύο σημάτων, ένα από τα οποία είναι ίσο με μηδέν σε όλο το διάστημα παρατήρησης.
Έστω η παρατηρούμενη διακύμανση y(t) η πραγματοποίηση μιας τυχαίας διαδικασίας που έχει κατανομή W y , δηλ. n-διάστατη πυκνότητα πιθανότητας (PW) W(y) [ή PW συνάρτηση W(y(t))] που ανήκει σε μία από τις M μη επικαλυπτόμενες κατηγορίες W i (W i ∩ W k =Ø, i≠k, i, k= 0, 1, …, M-1). Είναι απαραίτητο, αφού παρατηρήσουμε την υλοποίηση του y(t), να αποφασίσουμε ποια από τις κλάσεις ανήκει στο W y . Η υπόθεση ότι W y W i ονομάζεται υπόθεση H i: W y W i . Οι αποφάσεις που προκύπτουν από τον έλεγχο των υποθέσεων θα συμβολίζονται, όπου i(0, 1, …, M-1) είναι ο αριθμός της υπόθεσης, η αλήθεια της οποίας δηλώνεται από την απόφαση. Η αναλυόμενη ταλάντωση y(t) είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του σήματος s i (t) που υπάρχει σε αυτήν με μια παρεμβαλλόμενη τυχαία διαδικασία (παρεμβολή, θόρυβος) x(t): y(t)=F. Ποιο από τα M πιθανά σήματα υπάρχει στο y(t) καθορίζει το PV του συνόλου στο οποίο ανήκει το y(t), έτσι ώστε κάθε s i (t) αντιστοιχεί σε κάποια κατηγορία W i κατανομών του συνόλου που αντιπροσωπεύεται από το y(t ). Έτσι, οι υποθέσεις H i αντιμετωπίζονται ως υποθέσεις σχετικά με την παρουσία του i-ου (και μόνο του i-ου) σήματος στο y(t). Σε αυτήν την περίπτωση, οι λύσεις, μία από τις οποίες είναι το αποτέλεσμα της διαδικασίας διάκρισης, είναι δηλώσεις ότι η λαμβανόμενη ταλάντωση περιέχει ακριβώς το i-ο σήμα. Οι υποθέσεις H i αντιστοιχούν στις κλάσεις W i . Μια υπόθεση H i ονομάζεται απλή εάν η κλάση W i περιέχει μία και μόνο μία κατανομή. Οποιαδήποτε άλλη υπόθεση ονομάζεται σύνθετη. Οι μιγαδικές υποθέσεις M ονομάζονται παραμετρικές εάν οι κλάσεις που αντιστοιχούν σε αυτές διαφέρουν μεταξύ τους μόνο στις τιμές ενός πεπερασμένου αριθμού παραμέτρων της ίδιας κατανομής που περιγράφονται από έναν γνωστό νόμο. Διαφορετικά, οι υποθέσεις ονομάζονται παραμετρικές.
Εξετάστε το ενδεχόμενο διάκρισης Μ ντετερμινιστικών μη μηδενικών σημάτων της ίδιας ενέργειας. Σε αυτήν την περίπτωση, ο κανόνας της μέγιστης πιθανότητας (ML) θα ληφθεί ως βάση
βέλτιστη στην περίπτωση που το κριτήριο ποιότητας είναι το άθροισμα των πιθανοτήτων σφαλμάτων υπό όρους ή η συνολική πιθανότητα σφάλματος με ίσες εκ των υστέρων πιθανότητες όλων των σημάτων p i =1/M.
Για ένα αυθαίρετο M, ένας διακριτικός που τηρεί τον κανόνα MP θεωρεί ότι το σήμα που υπάρχει στο y(t) είναι το λιγότερο απομακρυσμένο από το y(t) με την έννοια της Ευκλείδειας απόστασης 
ή, που είναι ισοδύναμο για τις ίδιες ενέργειες σήματος, έχοντας τη μέγιστη συσχέτιση με το y(t) 
. Αν θεωρήσουμε τα σήματα s 0 (t), s 1 (t), ..., s M -1 (t) ως μια δέσμη διανυσμάτων που βρίσκονται στον χώρο των διαστάσεων Μ, τότε προκειμένου να μειωθεί η πιθανότητα σύγχυσης του i-ο σήμα με k -th, είναι απαραίτητο να "διαδώσετε" τα i-ο και k-ο διανύσματα όσο το δυνατόν περισσότερο. Έτσι, η βέλτιστη επιλογή των ντετερμινιστικών σημάτων M περιορίζεται στην εύρεση μιας τέτοιας διαμόρφωσης της δέσμης M των διανυσμάτων, στην οποία η ελάχιστη Ευκλείδεια απόσταση μεταξύ ενός ζεύγους διανυσμάτων θα ήταν μέγιστη: μυαλό ik =max (i≠k). Από όταν οι ενέργειες είναι ίσες, δηλ. διανυσματικά μήκη
όπου ρ ik είναι ο συντελεστής συσχέτισης του i-ου και k-ου σήματος, E είναι η ενέργεια του σήματος, τότε η απαίτηση για τη μέγιστη ελάχιστη απόσταση είναι ταυτόσημη με την προϋπόθεση για τον ελάχιστο του μέγιστου συντελεστή συσχέτισης στο σύνολο των σημάτων S(s 0 (t), s 1 (t), ..., s M -1 (t)). Το μέγιστο επιτεύξιμο ελάχιστο του μέγιστου συντελεστή συσχέτισης καθορίζεται αρκετά εύκολα. Συνοψίζοντας το ρ ik σε όλα τα i και k, παίρνουμε
όπου η ανισότητα προκύπτει από τη μη αρνητικότητα του τετραγώνου κάτω από το ολοκλήρωμα. Επιπλέον, στο άθροισμα στα αριστερά, οι όροι Μ για i=k είναι ίσοι με ένα, και το υπόλοιπο M(M-1) δεν είναι μεγαλύτερο από ρ max =max ρ ik (i≠k). Επομένως M+M(M-1)ρ max ≥0 και ρ max ≥-1/(M-1).
Μια διαμόρφωση M διανυσμάτων στην οποία το συνημίτονο της γωνίας μεταξύ οποιουδήποτε ζεύγους διανυσμάτων είναι -1/(M-1) ονομάζεται κανονικό απλό. Εάν αυτά τα διανύσματα ληφθούν ως σήματα M, τότε το ντετερμινιστικό σύνολο που προκύπτει, με την ισοπιθανότητα όλων των s i (t), θα παρέχει ένα ελάχιστο της συνολικής πιθανότητας σφάλματος P osh, το οποίο λύνει το πρόβλημα της βέλτιστης επιλογής των σημάτων M. Όταν M>>1, η σχέση -1/(M-1)≈0 εκπληρώνεται, και επομένως, με μεγάλο αριθμό διακριτών σημάτων, το ορθογώνιο σύνολο πρακτικά δεν χάνει από το απλό στην τιμή του Posh.
Η ακολουθία εξαγωγής της ακριβούς έκφρασης για την πιθανότητα σφάλματος διάκρισης σημάτων Μ με αυθαίρετο ρ ik έχει ως εξής. Η πυκνότητα πιθανότητας (PD) ενός συστήματος τυχαίων μεταβλητών z 0 , z 1 , …, z M -1 είναι ένας κανονικός νόμος των διαστάσεων M, για τη ρύθμιση του οποίου αρκεί να γνωρίζουμε τους μέσους όρους όλων των z i και τον πίνακα συσχέτισής τους. Για τους μέσους όρους, εάν η υπόθεση H l είναι αληθής, έχουμε . Η ροπή συσχέτισης των συσχετισμών i-ου και k-ου είναι ίση με N 0 Er ik /2. Αφού βρεθεί το ΦΒ διαστάσεων Μ, το ολοκλήρωμα του διπλώματος Μ στην περιοχή z l ≥z i , i=0, 1, ..., M-1, σας επιτρέπει να λάβετε την πιθανότητα μιας σωστής λύσης υπό την προϋπόθεση ότι H Είμαι αλήθεια. Το άθροισμα τέτοιων πιθανοτήτων, διαιρούμενο με το M (λαμβάνοντας υπόψη την ισοπιθανότητα των σημάτων), θα είναι η συνολική πιθανότητα της σωστής απόφασης P pr, που σχετίζεται με το P osh με την προφανή ισότητα P osh \u003d 1-P o. . Άρα, για οποιαδήποτε εξίσου συσχετισμένα (ισαπέχοντα) σήματα (ρ ik =ρ, i≠k)
Σε πρακτικούς υπολογισμούς, αυτή η έκφραση χρησιμοποιείται σπάνια λόγω της ανάγκης για αριθμητική ολοκλήρωση. Η ανώτερη εκτίμησή του είναι χρήσιμη, για την εξαγωγή της οποίας υποθέτουμε ότι η υπόθεση H l είναι αληθής. Σε αυτήν την περίπτωση, εμφανίζεται πάντα ένα σφάλμα όταν τουλάχιστον ένα από τα συμβάντα z i >z l , i≠l είναι αληθές. Η πιθανότητα του P osh l , ίση με την πιθανότητα συνδυασμού γεγονότων z i >z l , i≠l, σύμφωνα με το θεώρημα της πρόσθεσης πιθανότητας,
και, από την ανισότητα του Boole, είναι το πολύ το πρώτο άθροισμα στα δεξιά. Δεδομένου ότι κάθε όρος αυτού του αθροίσματος είναι η πιθανότητα σύγχυσης δύο σημάτων, τότε για ίσα σήματα
Εδώ είναι η αναλογία σήματος προς θόρυβο στην έξοδο του φίλτρου, σύμφωνα με το s i (t) στην υπόθεση H i , 
- η πιθανότητα σύγχυσης δύο σημάτων. Με ισοπιθανά σήματα (p i =1/M) φτάνουμε στο λεγόμενο πρόσθετο όριο της συνολικής πιθανότητας σφάλματος
Η χρήση αυτής της έκφρασης δικαιολογείται, αφενός, από την ασυμπτωτική σύγκλιση της δεξιάς πλευράς και P ref καθώς αυξάνονται οι απαιτήσεις για την ποιότητα της διάκρισης (P ref → 0), και αφετέρου με την επιλογή των απαιτούμενων ενέργεια σήματος (η ελάχιστη τιμή του q) με βάση τη δεξιά πλευρά της έκφρασης, ο προγραμματιστής ενεργεί πάντα με ένα ορισμένο περιθώριο ασφαλείας, διασφαλίζοντας ότι η πραγματική πιθανότητα σφάλματος διατηρείται κάτω από την τιμή που δέχεται στον υπολογισμό.
4.2 Πιθανότητες σφάλματος διάκρισης Μ κυμαινόμενα σήματα
Όχι πάντα, ο παρατηρητής γνωρίζει εκ των προτέρων λεπτομερώς τα διακριτά σήματα. Τις περισσότερες φορές, δεν γνωρίζει εκ των προτέρων όχι μόνο τον αριθμό του σήματος που υπάρχει στην αναλυόμενη υλοποίηση, αλλά και τις τιμές οποιωνδήποτε παραμέτρων (πλάτος, συχνότητα, φάση κ.λπ.) καθενός από τα πιθανά σήματα M. Σε αυτήν την περίπτωση, τα ίδια τα σήματα δεν είναι πλέον ντετερμινιστικά, καθώς οι παράμετροί τους δεν έχουν οριστεί. το αντίστοιχο πρόβλημα διάκρισης ονομάζεται διάκριση σημάτων με άγνωστες παραμέτρους.
Ας εξετάσουμε τη λύση αυτού του προβλήματος χρησιμοποιώντας το παράδειγμα διάκρισης σημάτων με τυχαίες αρχικές φάσεις. Τέτοια σήματα περιγράφονται από το μοντέλο
s i (t; φ)=Re( i (t)exp),
όπου f 0 είναι η γνωστή κεντρική συχνότητα. Το φ είναι μια τυχαία αρχική φάση με a priori PV W 0 (φ). (t) =S(t)e jγ (t) είναι το μιγαδικό περίβλημα του σήματος s(t), το οποίο είναι η πραγματοποίηση του s(t; φ) στο φ=0: s(t)=s(t; 0); Οι S(t) και γ(t) είναι γνωστοί νόμοι διαμόρφωσης πλάτους και γωνίας. Η εφαρμογή του κανόνα ML πρέπει να προηγείται από τον υπολογισμό της συνάρτησης πιθανότητας (συναρτησιακή) W(y(t)|H i), δηλ. υπολογίζοντας τον μέσο όρο του FP W(y(t)|H i, φ) που έχει κατασκευαστεί για ντετερμινιστικά σήματα με σταθερή φάση φ σε όλες τις πιθανές τιμές του, λαμβάνοντας υπόψη το a priori SW W 0 (φ). Με ομοιόμορφη φάση PV W 0 (φ)=1/(2π), |φ|≤π, λαμβάνοντας υπόψη την ισότητα των ενεργειών όλων των διακριτών σημάτων, το W(y(t)|H i) είναι ένα τροποποιημένο μηδέν -παραγγελία λειτουργίας Bessel:
όπου c είναι ένας συντελεστής που περιέχει παράγοντες που δεν εξαρτώνται από το i, και 
είναι ο συντελεστής συσχέτισης των μιγαδικών περιβλημάτων της λαμβανόμενης ταλάντωσης y(t) και του i-ου σήματος. Η μονοτονία της συνάρτησης I 0 ( ) στον θετικό ημιάξονα μας επιτρέπει να περάσουμε στην επαρκή στατιστική Z i και να γράψουμε τον κανόνα MT στη μορφή
Έτσι, ο βέλτιστος διαχωριστής σημάτων M ίσης ενέργειας με τυχαίες αρχικές φάσεις πρέπει να υπολογίσει όλες τις τιμές M του Z i και, εάν το μέγιστο από αυτά είναι Z k, να αποφασίσει για την παρουσία του k-ου σήματος στο y. (t). Αυτό σημαίνει ότι το σήμα που περιέχεται στην παρατηρούμενη ταλάντωση y(t) είναι εκείνο του οποίου το μιγαδικό περίβλημα έχει την υψηλότερη απόλυτη συσχέτιση με το μιγαδικό φάκελο y(t).
Οι ακριβείς τύποι για τις πιθανότητες σφάλματος της διάκρισης των αυθαίρετων σημάτων είναι αρκετά επαχθής ακόμη και για M = 2, ωστόσο, σε εφαρμογές, τα σύνολα σημάτων που είναι ορθογώνια με την βελτιωμένη έννοια είναι πιο συνηθισμένα σε εφαρμογές. Το τελευταίο σημαίνει ότι οποιαδήποτε δύο μη συμπίπτοντα σήματα s i (t; φ i), s k (t; φ k) είναι ορθογώνια για οποιεσδήποτε τιμές των αρχικών φάσεων:
∫s i (t; φ i)s k (t; φ k)dt=0 για οποιαδήποτε φ i , φ k και i≠k,
ή, ισοδύναμα, τα ντετερμινιστικά μιγαδικά περιβλήματα αυτών των σημάτων είναι ορθογώνια:
.
Η συνθήκη ορθογωνικότητας με ισχυρή έννοια είναι πιο αυστηρή από τη συνήθη απαίτηση ορθογωνικότητας που εμφανίστηκε νωρίτερα σε εφαρμογή σε ντετερμινιστικά σήματα. Έτσι, δύο τμήματα της καμπύλης συνημιτόνου μετατοπισμένα κατά γωνία ±π/2, όντας ορθογώνια με τη συνήθη έννοια, δεν είναι ορθογώνια όταν αλλάζει η μετατόπιση φάσης, δηλ. με ενισχυμένη έννοια. Ταυτόχρονα, τα σήματα που δεν επικαλύπτονται χρονικά ή φάσματος είναι επίσης ορθογώνια με ενισχυμένη έννοια.
Αν στραφούμε πρώτα στη διάκριση μεταξύ δύο σημάτων, είναι εύκολο να καταλάβουμε ότι το αντίθετο ζεύγος, το οποίο ελαχιστοποιεί το Posh στην κατηγορία των ντετερμινιστικών σημάτων, είναι απαράδεκτο σε προβλήματα όπου οι αρχικές φάσεις των σημάτων είναι τυχαίες. Πράγματι, το μόνο χαρακτηριστικό με το οποίο διακρίνονται τα αντίθετα σήματα είναι το πρόσημο, δηλ. την παρουσία ή την απουσία του όρου π στην αρχική φάση. Ωστόσο, όταν πριν από την είσοδο στον διαχωριστή καθένα από τα σήματα αποκτά μια τυχαία μετατόπιση φάσης, οι προσπάθειες χρήσης της αρχικής φάσης ως χαρακτηριστικό γνώρισμα του σήματος δεν έχουν νόημα και ο διαχωριστής πρέπει να απαλλαγεί από τη μη πληροφοριακή τιμή φ. Έτσι, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι στην κλάση M≥2 των σημάτων με τυχαίες φάσεις, τα σύνολα simplex δεν έχουν βέλτιστες ιδιότητες. Είναι τα σύνολα σημάτων που είναι ορθογώνια με την ενισχυμένη έννοια που αποδεικνύονται βέλτιστα: καθένα από αυτά τα σήματα προκαλεί μια απόκριση στην έξοδο ενός μόνο από τα φίλτρα του κυκλώματος λήψης και επομένως την ανάμειξη του i-th σήμα με το k-th one θα εμφανιστεί μόνο εάν ο φάκελος θορύβου στην έξοδο k -ο ταιριαστό φίλτρο (SF) θα έχει τιμή που υπερβαίνει την τιμή του φακέλου του αθροίσματος του σήματος με θόρυβο στην έξοδο του i- ου ΣΦ. Η παραβίαση της συνθήκης της ορθογωνικότητας με την ενισχυμένη έννοια θα οδηγήσει σε αντίδραση στο σήμα i-ο στην έξοδο όχι μόνο του i-th, αλλά και άλλων SF, για παράδειγμα του k-th, με αποτέλεσμα μια υπέρβαση φακέλου στο η έξοδος του k-ου SF, μεγαλύτερη από την τιμή του Z i, γίνεται πιο πιθανή.
Για να βρεθεί η πιθανότητα σύγχυσης του p 01 s 0 (t; φ) με το s 1 (t; φ) κατά τη διάκριση δύο σημάτων, είναι απαραίτητο να ενσωματωθεί η άρθρωση PV Z 0 , Z 1 με την υπόθεση H 0 W(Z 0 , Z 1 |H 0) στην περιοχή Z 1 >Z 0 . Για σήματα που είναι ορθογώνια με την ενισχυμένη έννοια, οι ποσότητες Z 0 και Z 1 είναι ανεξάρτητες, επομένως W(Z 0 , Z 1 |H 0)=W(Z 0 |H 0)W(Z 1 |H 0). Τα μονοδιάστατα φωτοβολταϊκά Z 0 και Z 1 είναι γνωστά: εάν το H 0 Z 0 είναι αληθές, ως το περίβλημα του αθροίσματος του σήματος με το θόρυβο, έχει μια γενικευμένη Φ/Β Rayleigh. Το Z 1 καθώς ο φάκελος μόνο για θόρυβο είναι μια τυχαία μεταβλητή Rayleigh. Πολλαπλασιάζοντας αυτά τα PV, αφού ενσωματωθούν τα προκύπτοντα PV W(Z 0 , Z 1 |H 0) και λαμβάνοντας υπόψη την προφανή ισότητα p 01 =p 10 για τη συνολική πιθανότητα σφάλματος διάκρισης δύο εξίσου πιθανών ορθογώνιων στην ενισχυμένη αίσθηση σημάτων με τυχαία φάσεις, λαμβάνουμε
Επανάληψη του συλλογισμού της παραγράφου 4.2. (για ντετερμινιστικά σήματα) οδηγεί σε ένα πρόσθετο όριο
το οποίο, κατά κανόνα, χρησιμοποιείται για την εκτίμηση της πιθανότητας σφάλματος εάν ο αριθμός των εξίσου πιθανών σημάτων, ορθογώνιων με την ενισχυμένη έννοια, είναι M≥2.
4.3 Υπολογισμός σφαλμάτων διάκρισης Μ σήματα με άγνωστες μη ενεργειακές παραμέτρους
Εξετάστε το πρόβλημα της διάκρισης των ορθογώνιων σημάτων "Μ" με άγνωστη χρονική θέση σε ασύγχρονα συστήματα επικοινωνίας με διαίρεση κώδικα καναλιών. Η απόφαση για την παρουσία ενός σήματος στο κανάλι λαμβάνεται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μέγιστης πιθανότητας. Ας βρούμε την πιθανότητα σφάλματος διάκρισης, λαμβάνοντας υπόψη τις εκπομπές θορύβου στο διάστημα των πιθανών χρονικών καθυστερήσεων των σημάτων.
Ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν συνδρομητές "M" του συστήματος επικοινωνίας, καθένας από τους οποίους χρησιμοποιεί το δικό του σήμα. Η μεγαλύτερη ασυλία θορύβου στη μετάδοση πληροφοριών υπό τέτοιες συνθήκες παρέχεται από σήματα simplex. Όταν M>>1, η ατρωσία θορύβου ενός τέτοιου συστήματος σημάτων πρακτικά συμπίπτει με την ατρωσία θορύβου ενός συστήματος ορθογώνιων σημάτων, για το οποίο
Εδώ E kf είναι η ενέργεια του σήματος f k . Η συνθήκη της ορθογωνικότητας, που μπορεί να ονομαστεί «ορθογωνικότητα σε ένα σημείο», στην πράξη απαιτεί ένα σύστημα κοινού χρόνου για την οργάνωση της σύγχρονης επικοινωνίας. Στα ασύγχρονα συστήματα χρησιμοποιούνται σήματα ορθογώνια με την ενισχυμένη έννοια, για τα οποία, για όλες τις τιμές των τ k και τ m
Αν R km (τ k , τ m)<0.25 – 0.3, то можно считать ансамбль сигналов практически удовлетворяющим условию ортогональности.
Θα εξετάσουμε ένα σύστημα σύνθετων σημάτων (f k (t)), k=1…M, ορθογώνιο με αυθαίρετη μετατόπιση. Μεταξύ σύνθετων σημάτων, σήματα με πλήκτρα μετατόπισης φάσης (PM) με σύνθετο φάκελο της φόρμας
όπου a i είναι ο κωδικός ακολουθίας, u 0 (t) είναι το σχήμα του στοιχειώδους φακέλου δέματος, Δ είναι η διάρκειά του. Στην περίπτωση ενός ορθογώνιου σχήματος του στοιχειώδους φακέλου δεμάτων, η συνάρτηση αυτοσυσχέτισης (ACF) έχει τη μορφή:
Εδώ R 0 (τ)=(1-|τ|/Δ). Στην περιοχή του ACF μέγιστο R(τ)= R 0 (τ)=(1-|τ|/Δ). Στην είσοδο του δέκτη, αφού περάσει από το κανάλι πολλαπλών διαδρομών, το χρήσιμο σήμα μπορεί να γραφτεί ως
δ n είναι η σχετική καθυστέρηση του σήματος κατά μήκος της δέσμης με αριθμό n, τ είναι ο άγνωστος χρόνος άφιξης, ο οποίος βρίσκεται εντός του διαστήματος . ε n =A n /A 0 είναι το σχετικό πλάτος της "n"-ης δέσμης, η παράμετρος ν έχει την έννοια του αριθμού των πρόσθετων δεσμών διάδοσης. Σχετικές καθυστερήσεις δ n >Δ, δηλ. οι δέσμες διαχωρίζονται κατά την επεξεργασία ενός σύνθετου σήματος. Όταν ν=0, το σήμα έχει τη μορφή s(t)=A 0 f(t-τ 0).
Εξετάστε τον αλγόριθμο επεξεργασίας. Ο δέκτης λαμβάνει ένα μείγμα
x(t)=s k (t-τ 0k)+η(t), (t),
όπου s k (t) είναι ένα από τα πιθανά σήματα, k=1…M, τ 0 k είναι η χρονική καθυστέρηση του σήματος, η(t) είναι λευκός Gaussian θόρυβος με μηδενική μέση τιμή και φασματική πυκνότητα ισχύος N 0 /2. Είναι απαραίτητο να ληφθεί μια απόφαση ποιο από τα πιθανά σήματα M υπάρχει στην είσοδο του δέκτη. Σκεφτείτε έναν δέκτη χωρίς αντιστάθμιση πολλαπλών διαδρομών. Το γραμμικό τμήμα ενός τέτοιου δέκτη περιέχει M κανάλια στα οποία στατιστικά της μορφής
Η έκφραση για το L k (τ k) μπορεί να ξαναγραφτεί σε μια πιο βολική μορφή για ανάλυση
Εδώ και στους ακόλουθους τύπους, ο δείκτης k παραλείπεται για συντομία εάν μελετώνται τα χαρακτηριστικά ενός καναλιού, z 0 2 =2A 0 2 E f /N 0 είναι ο λόγος ισχύος σήματος προς θόρυβο, S(τ- τ 0)=∫f(t-τ ) f(t-τ 0)dt/E f είναι η κανονικοποιημένη συνάρτηση σήματος, N(τ)=∫n(t)f(t-τ)dt είναι η κανονικοποιημένη συνάρτηση θορύβου με μηδενικό μέσο όρο, μοναδιαία διακύμανση και συνάρτηση συσχέτισης
Σύμφωνα με τον αλγόριθμο μέγιστης πιθανότητας, η απόφαση υπέρ του σήματος με αριθμό m λαμβάνεται εάν supL m (τ m)≥supL k (τ k). Για να βρεθούν οι πιθανότητες σωστών και λανθασμένων αποφάσεων σύμφωνα με αυτόν τον κανόνα, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η κατανομή των απόλυτων μεγίστων των διεργασιών L(τ) στο διάστημα [Т 1, Т 2 ].
Ας εξετάσουμε μια μέθοδο για τον υπολογισμό της πιθανότητας σφάλματος της διάκρισης σημάτων M με άγνωστες παραμέτρους στην περίπτωση διάδοσης σημάτων μονής δέσμης (ή στο σχήμα της βέλτιστης άθροισης σημάτων). Ας συμβολίσουμε με H k =supL k (τ k) την τιμή της απόλυτης μέγιστης στατιστικής στην έξοδο του k-ου καναλιού του δέκτη. Γράφουμε την κοινή κατανομή των τυχαίων μεταβλητών (H 1 ,H 2 ,..H M ) ως w(u 1 ,u 2 ,..u M ). Η συνθήκη της ορθογωνικότητας για τα σήματα f k (t) με τη στατιστική έννοια σημαίνει την ανεξαρτησία των τυχαίων μεταβλητών H k , k=1..M. Τότε η πιθανότητα μιας σωστής λύσης χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο μέγιστης πιθανότητας μπορεί να γραφτεί ως
Αν λάβουμε υπόψη την συνθήκη της ορθογωνικότητας του συστήματος των σημάτων (s k (t)), τότε
Ας υποθέσουμε ότι το σύστημα των σημάτων (s k (t)) έχει την ίδια ενέργεια, δηλαδή z 0 m =z 0 k =z 0 . Τότε οι τύποι για τα H m και H k μπορούν να ξαναγραφτούν ως
Η συνάρτηση κατανομής του απόλυτου μέγιστου h k της υλοποίησης της διαδικασίας Gauss με τη συνάρτηση συσχέτισης R(τ) μπορεί να προσεγγιστεί με τον τύπο
ξ=(T 2 -T 1)/Δ είναι το μειωμένο μήκος του a priori διαστήματος [T 1 ,T 2 ], που έχει την έννοια του αριθμού ανάλυσης των σημάτων PM σε αυτό το διάστημα. Η προσέγγιση είναι ασυμπτωτικά ακριβής ως ξ→∞, u→∞. Για πεπερασμένες τιμές των ξ και u, μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει μια πιο ακριβή προσέγγιση
Αναπόσπαστο πιθανότητας. Για ξ>>1 και z 0 >>1, η απόλυτη μέγιστη συνάρτηση κατανομής h m μπορεί να γραφτεί ως F m (u)=F s (u)F N (u)≈Φ(u-z 0)F N (u). Αντικαθιστώντας τις εκφράσεις F N (u) και F m (u) στη σχέση για δικαιώματα P, λαμβάνουμε μετά από κατάλληλους μετασχηματισμούς
Ο πρώτος όρος αντιστοιχεί στην a priori πιθανότητα μιας σωστής λύσης για M εξίσου πιθανά γεγονότα. Ο δεύτερος όρος καθορίζει τη μεταβολή της πιθανότητας λόγω της απόφασης. Καθώς z 0 →∞, το ολοκλήρωμα στην παράσταση για το P είναι σωστό τείνει στο 1 και, κατά συνέπεια, το P είναι σωστό →1.
Η συνολική πιθανότητα σφάλματος για τη διάκριση σημάτων M με άγνωστες παραμέτρους είναι ίση με
Μπορεί να φανεί από τους τύπους ότι με την αύξηση του αριθμού των διακριτών σημάτων, η πιθανότητα σφάλματος απόφασης P e (z 0) αυξάνεται. Με την αύξηση του a priori διαστήματος των χρονικών καθυστερήσεων των σημάτων ξ, η πιθανότητα σφάλματος διάκρισης P e (z 0) αυξάνεται σημαντικά.
4.4 Σύγκριση συστημάτων σύγχρονης και ασύγχρονης επικοινωνίας
Τυπικά, όταν εξετάζεται η απόδοση ενός δέκτη ή αποδιαμορφωτή, υποτίθεται κάποιο επίπεδο συγχρονισμού σήματος. Για παράδειγμα, στην αποδιαμόρφωση συνεκτικής φάσης (σχήμα PSK), θεωρείται ότι ο δέκτης μπορεί να παράγει σήματα αναφοράς των οποίων η φάση είναι πανομοιότυπη (πιθανώς μέχρι μια σταθερή μετατόπιση) με τη φάση των στοιχείων αλφαβήτου σήματος πομπού. Στη συνέχεια, κατά τη διαδικασία απόφασης για την τιμή του λαμβανόμενου συμβόλου (με βάση την αρχή της μέγιστης πιθανότητας), τα σήματα αναφοράς συγκρίνονται με τα εισερχόμενα.
Κατά τη δημιουργία τέτοιων σημάτων αναφοράς, ο δέκτης πρέπει να συγχρονίζεται με τον λαμβανόμενο φορέα. Αυτό σημαίνει ότι η φάση του εισερχόμενου φορέα και το αντίγραφό του στον δέκτη πρέπει να ταιριάζουν. Με άλλα λόγια, εάν δεν έχει κωδικοποιηθεί καμία πληροφορία στον εισερχόμενο φορέα, ο εισερχόμενος φορέας και το αντίγραφό του στον δέκτη θα περάσουν ταυτόχρονα από το μηδέν. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται βρόχος κλειδώματος φάσης (αυτή είναι μια συνθήκη που πρέπει να πληρούται όσο το δυνατόν περισσότερο εάν θέλουμε να αποδιαμορφώσουμε με ακρίβεια τα συνεκτικά διαμορφωμένα σήματα στον δέκτη). Ως αποτέλεσμα του βρόχου κλειδώματος φάσης, ο τοπικός ταλαντωτής του δέκτη συγχρονίζεται σε συχνότητα και φάση με το λαμβανόμενο σήμα. Εάν το φέρον σήμα διαμορφώνει απευθείας όχι τον φορέα, αλλά τον υποφορέα, πρέπει να προσδιοριστούν τόσο η φάση φορέα όσο και η φάση υποφέροντος. Εάν ο πομπός δεν εκτελεί συγχρονισμό φάσης φορέα-υποφορέα (που συνήθως κάνει), ο δέκτης θα χρειαστεί να δημιουργήσει ένα αντίγραφο του υποφέροντος, με τον έλεγχο φάσης του αντιγράφου υποφέροντος να είναι ξεχωριστός από τον έλεγχο φάσης του φορέα αντιγραφής. Αυτό επιτρέπει στον δέκτη να αποκτήσει κλείδωμα φάσης τόσο στον φορέα όσο και στον δευτερεύοντα φορέα.
Επιπλέον, θεωρείται ότι ο δέκτης γνωρίζει ακριβώς πού ξεκινά και πού τελειώνει ένας εισερχόμενος χαρακτήρας. Αυτές οι πληροφορίες απαιτούνται για να γνωρίζουμε το κατάλληλο διάστημα ολοκλήρωσης συμβόλων - το διάστημα ολοκλήρωσης ενέργειας πριν αποφασίσουμε για την τιμή του συμβόλου. Προφανώς, εάν ο δέκτης ενσωματωθεί σε ένα διάστημα ακατάλληλου μήκους ή σε διάστημα που εκτείνεται σε δύο σύμβολα, η ικανότητα λήψης ακριβούς απόφασης θα μειωθεί.
Μπορεί να φανεί ότι ο συγχρονισμός συμβόλων και φάσης έχουν κοινό ότι και τα δύο περιλαμβάνουν τη δημιουργία αντιγράφου μέρους του πιστού σήματος στον δέκτη. Για το κλείδωμα φάσης, αυτό θα είναι ακριβές αντίγραφο του φορέα. Για ένα συμβολικό, αυτός είναι ένας μαίανδρος με μηδενική διέλευση ταυτόχρονα με τη μετάβαση του εισερχόμενου σήματος μεταξύ των συμβόλων. Ένας δέκτης που μπορεί να το κάνει αυτό λέγεται ότι έχει χρονισμό συμβόλων. Δεδομένου ότι υπάρχει συνήθως ένας πολύ μεγάλος αριθμός περιόδων φορέα ανά περίοδο συμβόλων, αυτό το δεύτερο επίπεδο συγχρονισμού είναι πολύ πιο χονδροειδές από το συγχρονισμό φάσης και συνήθως εκτελείται χρησιμοποιώντας διαφορετικό σχήμα από αυτό που χρησιμοποιείται στον συγχρονισμό φάσης.
Πολλά συστήματα επικοινωνίας απαιτούν ακόμη υψηλότερο επίπεδο συγχρονισμού, που συνήθως αναφέρεται ως συγχρονισμός πλαισίου. Απαιτείται συγχρονισμός καρέ όταν οι πληροφορίες παραδίδονται σε μπλοκ ή μηνύματα που περιέχουν σταθερό αριθμό χαρακτήρων. Αυτό συμβαίνει, για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείται ένας κωδικός μπλοκ για την υλοποίηση ενός σχεδίου προστασίας σφαλμάτων προώθησης ή εάν το κανάλι επικοινωνίας είναι χρονικά διαιρούμενο και χρησιμοποιείται από πολλούς χρήστες (τεχνολογία TDMA). Με την κωδικοποίηση μπλοκ, ο αποκωδικοποιητής πρέπει να γνωρίζει τη θέση των ορίων μεταξύ των λέξεων κώδικα, κάτι που είναι απαραίτητο για τη σωστή αποκωδικοποίηση του μηνύματος. Όταν χρησιμοποιεί κανείς ένα κανάλι διαίρεσης χρόνου, πρέπει να γνωρίζει τη θέση των ορίων μεταξύ των χρηστών του καναλιού, κάτι που είναι απαραίτητο για τη σωστή κατεύθυνση των πληροφοριών. Όπως ο συγχρονισμός συμβόλων, το καδράρισμα ισοδυναμεί με τη δυνατότητα δημιουργίας τετραγωνικού κύματος με ρυθμό καρέ με μηδενικές μεταβάσεις που συμπίπτουν με μεταβάσεις από το ένα πλαίσιο στο άλλο.
Τα περισσότερα συστήματα ψηφιακών επικοινωνιών που χρησιμοποιούν συνεκτική διαμόρφωση απαιτούν και τα τρία επίπεδα συγχρονισμού: φάση, σύμβολο και πλαίσιο. Τα μη συνεκτικά συστήματα διαμόρφωσης απαιτούν συνήθως μόνο συγχρονισμό συμβόλων και πλαισίου. Δεδομένου ότι η διαμόρφωση δεν είναι συνεκτική, δεν απαιτείται ακριβής συγχρονισμός φάσης. Επιπλέον, τα ασυνάρτητα συστήματα απαιτούν συγχρονισμό συχνότητας. Ο συγχρονισμός συχνότητας διαφέρει από τον συγχρονισμό φάσης στο ότι το αντίγραφο του φορέα που δημιουργείται από τον δέκτη μπορεί να έχει αυθαίρετες μετατοπίσεις φάσης από τον λαμβανόμενο φορέα. Η δομή του δέκτη μπορεί να απλοποιηθεί εάν δεν απαιτείται να προσδιοριστεί η ακριβής τιμή της φάσης του εισερχόμενου φορέα. Δυστυχώς, αυτή η απλοποίηση συνεπάγεται επιδείνωση της εξάρτησης της αξιοπιστίας της μετάδοσης από την αναλογία σήματος προς θόρυβο.
Μέχρι τώρα, το επίκεντρο της συζήτησης ήταν η λήψη του καναλιού επικοινωνίας. Ωστόσο, μερικές φορές ο πομπός αναλαμβάνει πιο ενεργό ρόλο στο συγχρονισμό - αλλάζει το χρόνο και τη συχνότητα των εκπομπών του για να ταιριάζει με τις προσδοκίες του δέκτη. Ένα παράδειγμα αυτού είναι ένα δίκτυο δορυφορικών επικοινωνιών όπου πολλαπλά επίγεια τερματικά στέλνουν σήματα σε έναν μόνο δορυφορικό δέκτη. Στις περισσότερες από αυτές τις περιπτώσεις, ο πομπός χρησιμοποιεί τη σύνδεση επιστροφής από τον δέκτη για να καθορίσει την ακρίβεια του χρονισμού. Ως εκ τούτου, απαιτείται συχνά αμφίδρομη επικοινωνία ή ένα δίκτυο για την επιτυχία του συγχρονισμού πομπού. Για το λόγο αυτό, ο χρονισμός πομπού αναφέρεται συχνά ως χρονισμός δικτύου.
Η ανάγκη συγχρονισμού του δέκτη συνδέεται με ορισμένα κόστη. Κάθε επιπλέον επίπεδο συγχρονισμού συνεπάγεται μεγαλύτερο κόστος για το σύστημα. Η πιο προφανής επένδυση είναι η ανάγκη για πρόσθετο λογισμικό ή υλικό για τη λήψη και διατήρηση του συγχρονισμού από τον δέκτη. Επίσης, και λιγότερο προφανές, μερικές φορές πληρώνουμε με το χρόνο που χρειάζεται για να συγχρονιστεί πριν ξεκινήσει η επικοινωνία ή την ενέργεια που απαιτείται για τη μετάδοση σημάτων που θα χρησιμοποιηθεί στον δέκτη για την απόκτηση και διατήρηση του συγχρονισμού. Σε αυτό το σημείο, μπορεί να προκύψει το ερώτημα γιατί ένας σχεδιαστής συστήματος επικοινωνιών θα πρέπει να εξετάσει το ενδεχόμενο ενός σχεδιασμού συστήματος που απαιτεί καθόλου υψηλό βαθμό συγχρονισμού. Απάντηση: βελτιωμένη απόδοση και ευελιξία.
Εξετάστε ένα τυπικό εμπορικό αναλογικό ραδιόφωνο AM, το οποίο μπορεί να είναι σημαντικό μέρος ενός συστήματος επικοινωνίας μετάδοσης που περιλαμβάνει έναν κεντρικό πομπό και πολλούς δέκτες. Αυτό το σύστημα επικοινωνίας δεν είναι συγχρονισμένο. Ταυτόχρονα, το εύρος ζώνης του δέκτη πρέπει να είναι αρκετά ευρύ ώστε να περιλαμβάνει όχι μόνο το σήμα πληροφοριών, αλλά και τυχόν διακυμάνσεις του φορέα λόγω του φαινομένου Doppler ή της μετατόπισης της συχνότητας αναφοράς του πομπού. Αυτή η απαίτηση εύρους ζώνης πομπού σημαίνει ότι παρέχεται πρόσθετη ενέργεια θορύβου στον ανιχνευτή που υπερβαίνει την ενέργεια που απαιτείται θεωρητικά για τη μετάδοση πληροφοριών. Ελαφρώς πιο εξελιγμένοι δέκτες που περιέχουν σύστημα παρακολούθησης συχνότητας φορέα μπορούν να περιλαμβάνουν ένα στενόπερατό φίλτρο με κέντρο τον φορέα, το οποίο θα μειώσει σημαντικά την ενέργεια του θορύβου και θα αυξήσει την αναλογία λαμβανόμενου σήματος προς θόρυβο. Επομένως, παρόλο που οι συμβατικοί ραδιοφωνικοί δέκτες είναι αρκετά κατάλληλοι για λήψη σημάτων από μεγάλους πομπούς σε απόσταση αρκετών δεκάδων χιλιομέτρων, ενδέχεται να αδυνατούν υπό συνθήκες χαμηλότερης ποιότητας.
Για τις ψηφιακές επικοινωνίες, οι αντισταθμίσεις μεταξύ της απόδοσης και της πολυπλοκότητας του δέκτη λαμβάνονται συχνά υπόψη κατά την επιλογή μιας διαμόρφωσης. Οι απλούστεροι ψηφιακοί δέκτες περιλαμβάνουν αυτούς που έχουν σχεδιαστεί για χρήση με δυαδικό FSK με μη συνεκτική ανίχνευση. Η μόνη απαίτηση είναι ο συγχρονισμός bit και η παρακολούθηση συχνότητας. Ωστόσο, εάν επιλέξετε συνεκτικό BPSK ως διαμόρφωση, μπορείτε να λάβετε την ίδια πιθανότητα σφάλματος bit, αλλά με χαμηλότερο λόγο σήματος προς θόρυβο (περίπου 4 dB). Το μειονέκτημα της διαμόρφωσης BPSK είναι ότι ο δέκτης απαιτεί ακριβή παρακολούθηση φάσης, κάτι που μπορεί να είναι ένα δύσκολο πρόβλημα σχεδιασμού εάν τα σήματα έχουν υψηλούς ρυθμούς Doppler ή εξασθενούν.
Ένας άλλος συμβιβασμός μεταξύ κόστους και απόδοσης περιλαμβάνει την κωδικοποίηση διόρθωσης σφαλμάτων. Μπορούν να επιτευχθούν σημαντικές βελτιώσεις απόδοσης με τις σωστές τεχνικές προστασίας από σφάλματα. Ταυτόχρονα, το κόστος από την άποψη της πολυπλοκότητας του δέκτη μπορεί να είναι υψηλό. Η σωστή λειτουργία ενός αποκωδικοποιητή μπλοκ απαιτεί από τον δέκτη να επιτυγχάνει συγχρονισμό μπλοκ, συγχρονισμό πλαισίου ή συγχρονισμό μηνυμάτων. Αυτή η διαδικασία είναι επιπλέον της κανονικής διαδικασίας αποκωδικοποίησης, αν και υπάρχουν ορισμένοι κωδικοί διόρθωσης σφαλμάτων που διαθέτουν ενσωματωμένο συγχρονισμό μπλοκ. Οι συνελικτικοί κωδικοί απαιτούν επίσης κάποιο πρόσθετο συγχρονισμό για τη βέλτιστη απόδοση. Αν και η ανάλυση απόδοσης των συνελικτικών κωδίκων συχνά προϋποθέτει ένα άπειρο μήκος της ακολουθίας εισόδου, στην πράξη αυτό δεν συμβαίνει. Επομένως, για να διασφαλιστεί μια ελάχιστη πιθανότητα σφάλματος, ο αποκωδικοποιητής πρέπει να γνωρίζει την αρχική κατάσταση (συνήθως όλα τα μηδενικά) από την οποία ξεκινά η ακολουθία πληροφοριών, την τελική κατάσταση και το χρόνο για να φτάσει στην τελική κατάσταση. Η γνώση του τέλους της αρχικής κατάστασης και η επίτευξη της τελικής κατάστασης ισοδυναμεί με την παρουσία συγχρονισμού καρέ. Επιπλέον, ο αποκωδικοποιητής πρέπει να γνωρίζει πώς να ομαδοποιεί τα σύμβολα του καναλιού για να λάβει μια διαχωριστική απόφαση. Αυτή η απαίτηση ισχύει και για το συγχρονισμό.
Η παραπάνω συζήτηση των αντισταθμίσεων αφορούσε τη σχέση μεταξύ απόδοσης και πολυπλοκότητας μεμονωμένων καναλιών και δεκτών. Αξίζει να σημειωθεί ότι η δυνατότητα συγχρονισμού έχει επίσης σημαντικές πιθανές επιπτώσεις για την αποτελεσματικότητα και την ευελιξία του συστήματος. Ο συγχρονισμός πλαισίων επιτρέπει τη χρήση προηγμένων τεχνικών πολλαπλής πρόσβασης γενικής χρήσης, όπως σχήματα πολλαπλής πρόσβασης βάσει ζήτησης (DAMA). Επιπλέον, η χρήση τεχνικών ευρέος φάσματος, τόσο των σχημάτων πολλαπλής πρόσβασης όσο και των σχημάτων καταστολής παρεμβολών, απαιτούν υψηλό επίπεδο συγχρονισμού του συστήματος. Αυτές οι τεχνολογίες προσφέρουν τη δυνατότητα δημιουργίας πολύ ευέλικτων συστημάτων, κάτι που είναι πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό κατά την αλλαγή του συστήματος ή όταν εκτίθεται σε σκόπιμες ή ακούσιες παρεμβολές από διάφορες εξωτερικές πηγές.
συμπέρασμα
Η πρώτη ενότητα της εργασίας μου περιγράφει τις αρχές της κατασκευής συστημάτων ασύρματης τηλεπικοινωνίας: δίνεται ένα σχέδιο για την κατασκευή ενός συστήματος κυψελοειδούς επικοινωνίας, υποδεικνύονται μέθοδοι διαχωρισμού συνδρομητών σε κυψελοειδείς επικοινωνίες και τα πλεονεκτήματα (εμπιστευτικότητα και θόρυβος) του διαχωρισμού κωδικών σε σύγκριση με Σημειώνεται ο χρόνος και η συχνότητα και λαμβάνονται υπόψη κοινά πρότυπα ασύρματης επικοινωνίας DECT, Bluetooth και Wi-Fi (802.11, 802.16).
Περαιτέρω, λαμβάνονται υπόψη οι συσχετίσεις και οι φασματικές ιδιότητες των σημάτων και, για παράδειγμα, δίνονται υπολογισμοί των φασμάτων ορισμένων σημάτων (ορθογώνιος παλμός, Gaussian bell, εξομαλυνμένος παλμός) και συναρτήσεις αυτοσυσχέτισης των σημάτων Barker κοινά στις ψηφιακές επικοινωνίες και στις συναρτήσεις Walsh, και υποδεικνύονται τύποι σύνθετων σημάτων για συστήματα τηλεπικοινωνιών.
Το τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζει μεθόδους διαμόρφωσης για πολύπλοκα σήματα: μέθοδοι πληκτρολόγησης μετατόπισης φάσης, διαμόρφωση με ελάχιστη μετατόπιση συχνότητας (μία από τις μεθόδους διαμόρφωσης συνεχούς φάσης), διαμόρφωση πλάτους τετραγωνισμού. και αναφέρονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους.
Το τελευταίο μέρος της εργασίας περιλαμβάνει μια θεώρηση των πιθανοτήτων σφάλματος της διάκρισης M γνωστών και M κυμαινόμενων σημάτων στο φόντο του θορύβου, καθώς και έναν αλγόριθμο για τον υπολογισμό σφαλμάτων στη διάκριση M ορθογώνιων σημάτων με άγνωστη χρονική θέση σε επικοινωνία ασύγχρονης διαίρεσης κώδικα συστήματα.
Βιβλιογραφία:
1. Ratynsky M.V. Βασικές αρχές κυψελοειδών επικοινωνιών / Εκδ. D. B. Zimina - M .: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1998. - 248 σελ.
2. Sklyar B. Ψηφιακή επικοινωνία. Θεωρητικές βάσεις και πρακτική εφαρμογή, 2η έκδοση.: Περ. από τα Αγγλικά. – M.: Williams Publishing House, 2003. – 1104 p.
3. Shakhnovich I. Σύγχρονες τεχνολογίες ασύρματης επικοινωνίας. Μόσχα: Technosfera, 2004. - 168 σελ.
4. Baskakov S.I. Ραδιοκυκλώματα και σήματα: Proc. για πανεπιστήμια σε ειδικές «Ραδιομηχανική». - 3η έκδ., αναθεωρημένη. και επιπλέον - Μ .: Πιο ψηλά. σχολείο, 2000. - 462 σελ.
5. Σήματα που μοιάζουν με θόρυβο σε συστήματα μετάδοσης πληροφοριών. Εκδ. καθ. V.B. Πεστριάκοβα. Μ., «Κουκουβάγιες. ραδιόφωνο», 1973. – 424 σελ.
6. Varakin L.E. Συστήματα επικοινωνίας με σήματα που μοιάζουν με θόρυβο. - Μ.: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1985. - 384 σελ.
7. Vishnevsky V.M., Lyakhov A.I., Portnoy S.L., Shakhnovich I.V. Ευρυζωνικά ασύρματα δίκτυα για μετάδοση πληροφοριών. Μόσχα: Technosphere, 2005. - 592 p.
8. Radchenko Yu.S., Radchenko T.A. Αποτελεσματικότητα διαχωρισμού κωδικών σημάτων με άγνωστη ώρα άφιξης. Πρακτικά 5ου ενθ. συνδ. "Ραντάρ, πλοήγηση, επικοινωνίες" - RLNC-99, Voronezh, 1999, v.1, σελ. 507-514.
9. Συστήματα ραδιομηχανικής: Proc. για πανεπιστήμια σε ειδικές "Radio Engineering" / Yu.P. Grishin, V.P. Ipatov, Yu.M. Kazarinov και άλλοι. Εκδ. Yu.M. Καζαρίνοφ. - Μ .: Πιο ψηλά. σχολείο, 1990. - 469 σελ.
Επί του παρόντος, η διαδικασία διαχείρισης δεν μπορεί να φανταστεί χωρίς την ταχεία ανταλλαγή διαφόρων πληροφοριών. Το σύγχρονο επίπεδο ανάπτυξης των εγκαταστάσεων επικοινωνίας παρέχει άφθονες ευκαιρίες για την οργάνωση μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης πληροφοριών.
Με τον όρο τηλεπικοινωνιακό σύστημα εννοούμε ένα σύνολο μέσων και καναλιών επικοινωνίας που λειτουργούν σύμφωνα με ορισμένες εγγενείς αρχές τους (φυσικές, οργανωτικές, τεχνολογικές κ.λπ.) και έχουν σχεδιαστεί για τη μετάδοση πληροφοριών σε μεγάλες αποστάσεις.
Υπάρχουν οι ακόλουθοι τύποι τηλεπικοινωνιακών συστημάτων:
Τηλεγραφική επικοινωνία;
Τηλεφωνικές επικοινωνίες;
Ραδιοεπικοινωνία;
Δορυφορική σύνδεση;
Δίκτυα υπολογιστών.
Η τηλεγραφική επικοινωνία μπορεί δικαίως να θεωρηθεί ένας από τους παλαιότερους τρόπους μετάδοσης πληροφοριών με τεχνικά μέσα σε μεγάλες αποστάσεις. Εισήχθη στις αρχές του 19ου αιώνα Το σύστημα ηλεκτρικής τηλεγραφικής επικοινωνίας εξακολουθεί να χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα για τη μετάδοση δεδομένων. Ωστόσο, επί του παρόντος, οι τηλεγραφικές επικοινωνίες αντικαθίστανται από άλλες - πιο σύγχρονα, βολικά και υψηλής ταχύτητας συστήματα ανταλλαγής πληροφοριών.
Η εφεύρεση του τηλεφώνου το 1876 σηματοδότησε την αρχή της ανάπτυξης των τηλεφωνικών δικτύων, τα οποία δεν έχουν πάψει να βελτιώνονται μέχρι σήμερα.
Πλέον, μέσω των καναλιών του δημόσιου τηλεφωνικού δικτύου δεν μεταδίδονται μόνο φωνητικές πληροφορίες (κατά τη διάρκεια συνομιλίας μεταξύ δύο συνδρομητών), αλλά και μηνύματα φαξ και ψηφιακά δεδομένα.
Τα τηλεφωνικά δίκτυα έχουν σχεδιαστεί για να μεταδίδουν αναλογικά σήματα μέσω αυτών. Το αναλογικό σήμα είναι συνεχές και μπορεί να πάρει τιμές από ένα συγκεκριμένο εύρος. Για παράδειγμα, το αναλογικό σήμα είναι η ανθρώπινη ομιλία. στο τηλέφωνο, τηλεόραση, ραδιόφωνο, πληροφορίες υπάρχουν και σε αναλογική μορφή. Το μειονέκτημα αυτής της μορφής παρουσίασης πληροφοριών είναι η ευαισθησία της σε παρεμβολές.
Η ψηφιακή μορφή αναπαράστασης πληροφοριών χαρακτηρίζεται από την παρουσία μόνο δύο συγκεκριμένων τιμών. Σε έναν υπολογιστή, οι πληροφορίες κωδικοποιούνται με δύο τιμές: "1" - η παρουσία ηλεκτρικού σήματος, "0" - η απουσία του.
Για τη μετάδοση ψηφιακών πληροφοριών χρησιμοποιώντας κανάλια τηλεφωνικής επικοινωνίας, που είναι απαραίτητα, για παράδειγμα, για την οργάνωση δικτύων υπολογιστών, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές για τη μετατροπή σημάτων από τον έναν τύπο στον άλλο. Τέτοιες συσκευές είναι τα μόντεμ (διαμορφωτές / αποδιαμορφωτές), τα οποία επιτρέπουν τη μετατροπή ενός ψηφιακού σήματος που προέρχεται από έναν υπολογιστή σε αναλογικό - για τη μετάδοσή του μέσω τηλεφωνικών γραμμών. Στην πλευρά λήψης εκτελούνται αντίστροφοι μετασχηματισμοί.
Έτσι, τα τηλεφωνικά δίκτυα αποτελούν τη βάση για την κατασκευή ενός άλλου τύπου τηλεπικοινωνιακών συστημάτων - δικτύων υπολογιστών.
Μια άλλη κατεύθυνση στην ανάπτυξη των τηλεφωνικών επικοινωνιών προέκυψε επίσης στη διασταύρωση δύο διαφορετικών μεθόδων μετάδοσης δεδομένων: οι κατάλληλες τηλεφωνικές επικοινωνίες και οι ραδιοεπικοινωνίες. Κάπως έτσι εμφανίστηκαν τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας, που ονομάζονται και «κυτταρικές» επικοινωνίες. Ένα παρόμοιο όνομα προέκυψε σε σχέση με ορισμένα χαρακτηριστικά της οργάνωσης τέτοιων δικτύων επικοινωνίας. Ένα κυψελοειδές δίκτυο είναι ένα σύστημα που αποτελείται από μεγάλο αριθμό πομπών, καθένας από τους οποίους καλύπτει έναν ορισμένο περιορισμένο χώρο ολόκληρης της ζώνης επικοινωνίας - ένα "κελί". Κινούμενος εντός του δικτύου, ο συνδρομητής εισέρχεται στη ζώνη λειτουργίας ενός πομπού και μετά ενός άλλου, ενώ η σύνδεση δεν διακόπτεται και ο ίδιος ο συνδρομητής δεν χρειάζεται να κάνει καμία εναλλαγή. Θα πρέπει επίσης να σημειωθεί ότι τα κυψελωτά συστήματα επικοινωνίας μπορούν να χρησιμοποιούν τμήματα του δημόσιου τηλεφωνικού δικτύου, δορυφορικές επικοινωνίες κ.λπ. ως κανάλια μετάδοσης δεδομένων.Τα κανάλια αυτά χρησιμοποιούνται για την επικοινωνία μεταξύ διαφόρων κόμβων του δικτύου εκπομπής, ενώ για την επικοινωνία του τελικού χρήστη με τον πλησιέστερο το ραδιοφωνικό κανάλι χρησιμοποιείται από τον πομπό.
Τα σύγχρονα κινητά τηλέφωνα είναι βολικές πολυλειτουργικές συσκευές. Επιτρέπουν όχι μόνο την επικοινωνία με έναν άλλο συνδρομητή από σχεδόν οπουδήποτε στον κόσμο, αλλά έχουν και πολλά άλλα χρήσιμα χαρακτηριστικά. Έτσι, χρησιμοποιώντας ένα κινητό τηλέφωνο, μπορείτε να έχετε πρόσβαση στο Διαδίκτυο, να στέλνετε μηνύματα κειμένου (SMS).
Η ραδιοεπικοινωνία στις δραστηριότητες των περισσότερων οργανισμών σπάνια χρησιμοποιείται απευθείας για τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ δύο τελικών χρηστών. Ωστόσο, τα κανάλια ραδιοεπικοινωνίας αποτελούν σημαντικό στοιχείο των δικτύων υπολογιστών - κυρίως το Διαδίκτυο και τα εταιρικά δίκτυα μεγάλων αποστάσεων.
Τα συστήματα δορυφορικών επικοινωνιών έχουν λάβει πλέον μεγάλη ανάπτυξη. Νέα δορυφορικά δίκτυα αναδύονται συνεχώς. Χρησιμοποιούνται ως κανάλι μετάδοσης δεδομένων σε άλλα συστήματα επικοινωνίας (για παράδειγμα, κατά την κατασκευή παγκόσμιων δικτύων υπολογιστών). Επίσης, τα δορυφορικά συστήματα χρησιμοποιούνται ευρέως στην οργάνωση τηλεοπτικών εκπομπών.
Τα δίκτυα δορυφορικών επικοινωνιών κατασκευάζονται με βάση τρεις τύπους τεχνητών δορυφόρων. Αυτοί οι τύποι διαφέρουν ως προς τον τύπο της τροχιάς και το υψόμετρο στο οποίο βρίσκεται ο συγκεκριμένος δορυφόρος. Έτσι, οι δορυφόροι διακρίνονται σε χαμηλές κυκλικές τροχιές (δορυφόροι χαμηλής πτήσης). σε ελλειπτικές τροχιές και γεωστατικούς δορυφόρους.
Οι δορυφόροι που πετούν χαμηλά έχουν ύψος τροχιάς όχι μεγαλύτερο από 2000 km. Δεδομένου ότι ένας τέτοιος δορυφόρος βρίσκεται πάνω από ένα ορισμένο σημείο της Γης για πολύ μικρό χρονικό διάστημα, χρειάζονται αρκετές δεκάδες τέτοιοι δορυφόροι για να εξασφαλιστεί η συνεχής επικοινωνία. Όταν ένας από αυτούς φύγει από τον χώρο λήψης, τότε η επικοινωνία πραγματοποιείται μέσω του επόμενου δορυφόρου που βρίσκεται σε αυτόν τον χώρο. Σε κάθε δεδομένη στιγμή, υπάρχουν δύο ή τρεις δορυφόροι στη ζώνη «όπτευσης».
Τα δορυφορικά συστήματα επικοινωνίας σε ελλειπτικές τροχιές επιτρέπουν ραδιοφωνικές και τηλεοπτικές εκπομπές σε ολόκληρη τη Ρωσία. Η τυπική τροχιά τέτοιων δορυφόρων είναι μια έλλειψη με τη μικρότερη απόσταση από την επιφάνεια της Γης της τάξης των 400-600 km και τη μεγαλύτερη απόσταση - έως και 60.000 km. Αυτοί οι δορυφόροι επιτρέπουν την επικοινωνία σε μεγάλες περιοχές. Ωστόσο, λόγω της ελλειπτικής τροχιάς, εγκαταλείπουν τη ζώνη ανάρτησης σε συγκεκριμένο χρόνο και η επικοινωνία με δορυφόρους σε αυτό το χρονικό σημείο δεν πραγματοποιείται. Όταν εμφανίζεται ένας δορυφόρος στην περιοχή λήψης, η επικοινωνία αποκαθίσταται.
Οι δορυφόροι σε γεωστατικές τροχιές επιτρέπουν σταθερή επικοινωνία με σχεδόν οποιοδήποτε σημείο του πλανήτη (εκτός από περιοχές κοντά στους πόλους). Για την κατασκευή ενός τέτοιου συστήματος, αρκούν τρεις δορυφόροι, οι οποίοι βρίσκονται πάνω από τον ισημερινό σε υψόμετρο περίπου 36.000 km και κάθε στιγμή του χρόνου «κρέμονται» πάνω από ένα συγκεκριμένο σημείο της Γης. Ωστόσο, το μεγάλο ύψος της τροχιάς επιτρέπει σε ένα τέτοιο σύστημα δορυφόρων να βλέπει σχεδόν ολόκληρη την επιφάνεια της Γης. Δεν καλύπτουν μόνο περιοχές κοντά στους πόλους (λόγω της καμπυλότητας της Γης).
Τα συστήματα δορυφορικής επικοινωνίας σπάνια χρησιμοποιούνται για άμεση επικοινωνία μεταξύ δύο συνδρομητών δικτύου. Συνήθως αποτελούν έναν ενδιάμεσο σύνδεσμο για τη μετάδοση πληροφοριών που έρχονται στον τελικό χρήστη μέσω άλλων τηλεπικοινωνιακών δικτύων (τηλέφωνο, τηλεόραση, υπολογιστής κ.λπ.).
Τα κύρια μέσα τηλεπικοινωνιών, δηλαδή η οργάνωση της ανταλλαγής πληροφοριών, για τις σύγχρονες επιχειρήσεις είναι τα δίκτυα υπολογιστών.
Αυτός ο τύπος τηλεπικοινωνιών βρίσκεται επί του παρόντος σε μια περίοδο ταχείας ανάπτυξης και ανάπτυξης. Τώρα κάθε αξιόπιστος οργανισμός έχει το δικό του τοπικό δίκτυο, συνήθως με πρόσβαση στο Διαδίκτυο.
Από αυτή την άποψη, είναι απαραίτητο να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην εξέταση της οργάνωσης, της κατασκευής και της χρήσης διαφόρων δικτύων υπολογιστών.
Μέσω της αλληλεπίδρασης των υπολογιστών σε ένα δίκτυο, διατίθενται μια σειρά από νέες δυνατότητες.
Το πρώτο είναι η κοινή χρήση πόρων υλικού και λογισμικού. Έτσι, με την κοινή πρόσβαση σε μια ακριβή περιφερειακή συσκευή (εκτυπωτής, πλότερ, σαρωτής, φαξ κ.λπ.), μειώνονται τα έξοδα για κάθε χρήστη ξεχωριστά. Ομοίως, χρησιμοποιούνται εκδόσεις δικτύου του λογισμικού εφαρμογής.
Το δεύτερο είναι η κοινή χρήση πόρων δεδομένων. Με την κεντρική αποθήκευση πληροφοριών, οι διαδικασίες διασφάλισης της ακεραιότητάς τους, καθώς και η δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας, απλοποιούνται σημαντικά, γεγονός που εξασφαλίζει υψηλή αξιοπιστία. Η παρουσία εναλλακτικών αντιγράφων σε δύο μηχανήματα ταυτόχρονα σας επιτρέπει να συνεχίσετε να εργάζεστε όταν ένα από αυτά δεν είναι διαθέσιμο.
Το τρίτο είναι η επιτάχυνση της μεταφοράς δεδομένων και η παροχή νέων μορφών αλληλεπίδρασης των χρηστών σε μία ομάδα όταν εργάζεστε σε ένα κοινό έργο.
Τέταρτον, η χρήση κοινών μέσων επικοινωνίας μεταξύ διαφόρων συστημάτων εφαρμογών (υπηρεσίες επικοινωνίας, δεδομένα, βίντεο, φωνή κ.λπ.).
Τις περισσότερες φορές, τα δίκτυα ταξινομούνται ως προς την περιοχή που καλύπτουν. Σε αυτή τη βάση τα δίκτυα χωρίζονται σε τοπικά και παγκόσμια.
Τοπικά δίκτυα(Local Area Network - LAN) αποτελούνται από υπολογιστές συγκεντρωμένους σε μια μικρή περιοχή και, κατά κανόνα, που ανήκουν σε έναν οργανισμό. Λόγω του γεγονότος ότι οι αποστάσεις μεταξύ των μεμονωμένων υπολογιστών είναι μικρές, υπάρχουν πολλές ευκαιρίες για τη χρήση ακριβού τηλεπικοινωνιακού εξοπλισμού, που εξασφαλίζει υψηλή ταχύτητα και ποιότητα μεταφοράς δεδομένων. Χάρη σε αυτό, οι χρήστες του τοπικού δικτύου μπορούν να απολαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα υπηρεσιών. Επιπλέον, τα LAN τείνουν να χρησιμοποιούν απλούς τρόπους αλληλεπίδρασης μεταξύ μεμονωμένων υπολογιστών στο δίκτυο.
Σύμφωνα με τη μέθοδο διαχείρισης, τα δίκτυα χωρίζονται σε peer-to-peer και με αποκλειστικό διακομιστή (κεντρική διαχείριση). Στα δίκτυα peer-to-peer, όλοι οι κόμβοι είναι ίσοι - κάθε κόμβος μπορεί να λειτουργήσει και ως πελάτης και ως διακομιστής. Ένας πελάτης είναι ένα αντικείμενο λογισμικού και υλικού που ζητά ορισμένες υπηρεσίες. Και κάτω από τον διακομιστή υπάρχει ένας συνδυασμός υλικού και λογισμικού που παρέχει αυτές τις υπηρεσίες. Ένας υπολογιστής που είναι συνδεδεμένος σε ένα τοπικό δίκτυο, ανάλογα με τις εργασίες που εκτελούνται σε αυτό, ονομάζεται σταθμός εργασίας (σταθμός εργασίας) ή διακομιστής (διακομιστής).
Τα τοπικά δίκτυα peer-to-peer (LAN) είναι αρκετά εύκολο στη συντήρηση, αλλά δεν μπορούν να παρέχουν επαρκή προστασία πληροφοριών με μεγάλο μέγεθος δικτύου. Το κόστος της οργάνωσης δικτύων υπολογιστών peer-to-peer είναι σχετικά μικρό. Ωστόσο, με την αύξηση του αριθμού των σταθμών εργασίας, η αποτελεσματικότητα της χρήσης του δικτύου μειώνεται απότομα. Επομένως, τα peer-to-peer LAN χρησιμοποιούνται μόνο για μικρές ομάδες εργασίας - όχι περισσότερους από 20 υπολογιστές.
Ένας αποκλειστικός διακομιστής υλοποιεί λειτουργίες διαχείρισης (διαχείρισης) δικτύου σύμφωνα με καθορισμένες πολιτικές - σύνολα κανόνων για τον διαχωρισμό και τον περιορισμό των δικαιωμάτων των συμμετεχόντων στο δίκτυο. Τα αποκλειστικά LAN διακομιστών έχουν καλή ασφάλεια δεδομένων, μπορούν να υποστηρίξουν χιλιάδες χρήστες, αλλά απαιτούν συνεχή εξειδικευμένη συντήρηση από τον διαχειριστή του συστήματος.
Ανάλογα με την τεχνολογία μετάδοσης δεδομένων που χρησιμοποιείται, διακρίνονται τα δίκτυα εκπομπής και τα δίκτυα με μετάδοση από κόμβο σε κόμβο. Η μετάδοση εκπομπής χρησιμοποιείται κυρίως σε μικρά δίκτυα και σε μεγάλα δίκτυα χρησιμοποιείται μετάδοση από κόμβο σε κόμβο.
Στα δίκτυα εκπομπής, όλοι οι κόμβοι δικτύου μοιράζονται ένα μόνο κανάλι επικοινωνίας. Τα μηνύματα που αποστέλλονται από έναν υπολογιστή, που ονομάζονται πακέτα, λαμβάνονται από όλα τα άλλα μηχανήματα. Κάθε πακέτο περιέχει τη διεύθυνση του παραλήπτη του μηνύματος. Εάν το πακέτο απευθύνεται σε άλλον υπολογιστή, τότε αγνοείται. Έτσι, μετά τον έλεγχο της διεύθυνσης, ο παραλήπτης επεξεργάζεται μόνο εκείνα τα πακέτα που προορίζονται για αυτόν.
Τα δίκτυα κόμβου προς κόμβο αποτελούνται από μηχανές συνδεδεμένες σε ζεύγη. Σε ένα τέτοιο δίκτυο, ένα πακέτο διέρχεται από μια σειρά ενδιάμεσων μηχανών για να φτάσει στον προορισμό του. Σε αυτήν την περίπτωση, συχνά υπάρχουν εναλλακτικές διαδρομές από την πηγή στον παραλήπτη.
παγκόσμια δίκτυα(Wide Area Network - WAN) αποτελούνται από μεγάλο αριθμό κεντρικών υπολογιστών που βρίσκονται σε διαφορετικές πόλεις, περιοχές, χώρες. Για τη δημιουργία παγκόσμιων δικτύων, συνήθως χρησιμοποιούνται υπάρχουσες γραμμές επικοινωνίας. Αυτό σας επιτρέπει να μειώσετε σημαντικά το κόστος, καθώς δεν απαιτείται η τοποθέτηση ειδικών γραμμών επικοινωνίας σε μεγάλες αποστάσεις. Επιπλέον, αυτή η προσέγγιση καθιστά δυνατή την πρόσβαση στα παγκόσμια δίκτυα σε έναν τεράστιο αριθμό χρηστών.
Ωστόσο, η αρχή της χρήσης δημόσιων συστημάτων επικοινωνίας έχει σημαντικά μειονεκτήματα. Οι χαμηλές ταχύτητες των καναλιών που χρησιμοποιούνται περιορίζουν σημαντικά το εύρος των προσφερόμενων υπηρεσιών. Για σταθερή μετάδοση δεδομένων μέσω γραμμών επικοινωνίας χαμηλής ποιότητας, χρησιμοποιούνται ειδικές μέθοδοι και μέσα (ιδίως πολύπλοκες διαδικασίες για τον έλεγχο της ακεραιότητας και την ανάκτηση δεδομένων). Τέτοιες μέθοδοι είναι τα χαρακτηριστικά των παγκόσμιων δικτύων.
Η βάση του παγκόσμιου δικτύου αποτελείται από υπολογιστικά συστήματα υψηλής ισχύος σχεδιασμένα για την ταυτόχρονη λειτουργία πολλών χρηστών - τους λεγόμενους κόμβους κεντρικού υπολογιστή. Ειδικοί υπολογιστές - κόμβοι επικοινωνίας - είναι επίσης απαραίτητο συστατικό των παγκόσμιων δικτύων.
Αστικό (περιφερειακό)Τα δίκτυα (Metropolitan Area Network - MAN) έχουν σχεδιαστεί για τη σύνδεση τοπικών δικτύων εντός μιας πόλης, καθώς και για τη σύνδεση τοπικών δικτύων με παγκόσμια. Τα αστικά δίκτυα αντιπροσωπεύουν ένα είδος ενδιάμεσου συνδέσμου μεταξύ τοπικών δικτύων υψηλής ταχύτητας, αλλά εδαφικά περιορισμένων δικτύων και λειτουργίας σε μεγάλες αποστάσεις, αλλά παγκόσμιων δικτύων χαμηλής ταχύτητας. Η χρήση αστικών δικτύων θα επιτρέψει στους οργανισμούς να αποκτούν επικοινωνίες υψηλής ποιότητας και υψηλής ταχύτητας με πολύ λιγότερα χρήματα από ό,τι όταν δημιουργούν το δικό τους τοπικό δίκτυο. Στη Ρωσία, τα δίκτυα υπολογιστών αυτού του τύπου δεν έχουν ακόμη διαδοθεί.
Ξεχωριστά, το λεγόμενο εταιρικόςδίκτυα. Οργανώνονται από επιχειρήσεις που έχουν μεγάλο αριθμό υποκαταστημάτων που βρίσκονται μακριά το ένα από το άλλο, μεταξύ των οποίων είναι απαραίτητο να οργανωθεί μια επιχειρησιακή ανταλλαγή δεδομένων. Τέτοια δίκτυα δημιουργούνται για τις δικές του ανάγκες ενός συγκεκριμένου οργανισμού και την εκπλήρωση καθηκόντων στο πλαίσιο των δραστηριοτήτων του. Ταυτόχρονα, το ίδιο το δίκτυο είναι εικονικό και η άμεση μετάδοση δεδομένων πραγματοποιείται μέσω άλλων δικτύων: το δημόσιο τηλεφωνικό δίκτυο, τα τοπικά δίκτυα του οργανισμού και των υποκαταστημάτων του, το Διαδίκτυο κ.λπ.
Στείλτε την καλή σας δουλειά στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα
Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.
Παρόμοια Έγγραφα
Θεωρητικές όψεις των μέσων επικοινωνίας. Είδη και βασικές τεχνολογίες επικοινωνίας. Κοινωνικά δίκτυα: έννοια, ιστορία δημιουργίας. Σύντομη περιγραφή του κοινωνικού δικτύου Twitter, των δυνατοτήτων του. Ανάλυση του ιστολογίου του διάσημου προσώπου στο παράδειγμα της Έλενας Βεσνίνα.
θητεία, προστέθηκε 28/06/2017
Η έννοια του τηλεπικοινωνιακού περιβάλλοντος και οι διδακτικές του δυνατότητες στο μάθημα της πληροφορικής. Τεχνολογίες Ιστού παιδαγωγικής αλληλεπίδρασης. Παιδαγωγικές δυνατότητες του Διαδικτύου και τάσεις στη διδασκαλία. Το σύστημα των τεχνολογικών μέσων του τηλεπικοινωνιακού περιβάλλοντος.
θητεία, προστέθηκε 27/04/2008
Τηλεπικοινωνιακά εκπαιδευτικά έργα στο σύστημα γενικής εκπαίδευσης. Χαρακτηριστικά της χρήσης των τηλεπικοινωνιών υπολογιστή στην τάξη στο σχολείο. Προοπτικές ανάπτυξης. Μέθοδοι χρήσης τηλεπικοινωνιακών έργων στο βασικό μάθημα της πληροφορικής.
θητεία, προστέθηκε 27/04/2008
Ηχητικά στοιχεία για επιλεγμένα επεισόδια. Δομικό διάγραμμα σύνδεσης εξοπλισμού στο χώρο, λαμβάνοντας υπόψη το σήμα βίντεο, ήχου και σήμα συγχρονισμού για κάθε σκηνή. Το σκεπτικό για την επιλογή των μικροφώνων, τα χαρακτηριστικά τους, ο σκοπός στα επιλεγμένα επεισόδια.
θητεία, προστέθηκε 29/05/2014
Η έννοια των δικτύων υπολογιστών, τα είδη και ο σκοπός τους. Ανάπτυξη τοπικού δικτύου Gigabit Ethernet, κατασκευή μπλοκ διαγράμματος διαμόρφωσης του. Επιλογή και αιτιολόγηση του τύπου καλωδιακού συστήματος και εξοπλισμού δικτύου, περιγραφή πρωτοκόλλων ανταλλαγής.
θητεία, προστέθηκε 15/07/2012
Λειτουργίες και χαρακτηριστικά προσαρμογέων δικτύου. Χαρακτηριστικά της χρήσης bridge-routers. Σκοπός και λειτουργίες επαναλήπτες. Οι κύριοι τύποι εξοπλισμού μετάδοσης παγκόσμιων δικτύων. Σκοπός και τύποι μόντεμ. Αρχές εργασίας του εξοπλισμού των τοπικών δικτύων.
δοκιμή, προστέθηκε 14/03/2015
Κύρια χαρακτηριστικά των τοπικών δικτύων υπολογιστών. Ανάγκες Διαδικτύου. Ανάλυση υφιστάμενων τεχνολογιών LAN. Λογικός σχεδιασμός LAN. Επιλογή εξοπλισμού και λογισμικού δικτύου. Υπολογισμός του κόστους δημιουργίας δικτύου. Απόδοση και ασφάλεια δικτύου.
θητεία, προστέθηκε 03/01/2011
Τηλεπικοινωνίες -επικοινωνία εξ αποστάσεως (λατ.)
Επικοινωνία(η διαδικασία ανταλλαγής πληροφοριών) είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την ύπαρξη ζωντανών οργανισμών, οικολογικών κοινοτήτων και ανθρώπινης κοινωνίας. Η κοινωνική ανάπτυξη συνοδεύεται από την ανάπτυξη των τηλεπικοινωνιακών τεχνολογιών. Οι τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών αναπτύσσονται ιδιαίτερα εντατικά τις τελευταίες δεκαετίες.
Οι τηλεπικοινωνίες μπορούν να οριστούν ως τεχνολογίες που ασχολούνται με την επικοινωνία εξ αποστάσεως και αυτό μπορεί να εξηγηθεί με διάφορους τρόπους. Το Σχήμα 8.2 δείχνει μια από τις πιθανές όψεις των διαφόρων τμημάτων των τηλεπικοινωνιών.
Εικόνα 8.2. Τηλεπικοινωνίες: μορφές και τύποι
Οι τηλεπικοινωνίες χωρίζονται σε δύο τύπους: μονοκατευθυντικές και αμφίδρομες. Οι μονοκατευθυντικές, όπως η μαζική μετάδοση και η τηλεοπτική μετάδοση, περιλαμβάνουν τη μετάδοση πληροφοριών προς μία κατεύθυνση - από το κέντρο προς τους συνδρομητές. Αμφίδρομη υποστήριξη διαλόγου μεταξύ δύο συνδρομητών.
Οι τηλεπικοινωνίες χρησιμοποιούν μηχανικά και ηλεκτρικά μέσα γιατί, ιστορικά, οι τηλεπικοινωνίες έχουν εξελιχθεί από μηχανική σε ηλεκτρική μορφή, χρησιμοποιώντας όλο και πιο πολύπλοκα ηλεκτρικά συστήματα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πολλοί παραδοσιακοί μεταφορείς στις τηλεπικοινωνίες, όπως οι εθνικές ταχυδρομικές, τηλεγραφικές και τηλεφωνικές εταιρείες χρησιμοποιούν και τις δύο μορφές. Το μερίδιο των μηχανικών τηλεπικοινωνιών όπως το κανονικό ταχυδρομείο και ο τύπος (διανομή εφημερίδων) αναμένεται να μειωθεί, ενώ το μερίδιο των ηλεκτρικών, ιδίως αμφίδρομων, θα αυξηθεί και θα γίνει το κύριο στο μέλλον. Ήδη στην εποχή μας, οι εταιρείες και ο Τύπος ενδιαφέρονται πρωτίστως για τις ηλεκτρικές τηλεπικοινωνίες (τηλεπικοινωνίες) ως μια κερδοφόρα επιχειρηματική ευκαιρία.
Κατά μήκος των άκρων της Εικόνας 8.2. Εμφανίζονται τηλεπικοινωνιακές υπηρεσίες, αρχικά μηχανικές: ο Τύπος (διανομή εφημερίδων), ταχυδρομείο. στη συνέχεια ηλεκτρικά: τηλέγραφος, τέλεξ (τηλέγραφος συνδρομητών), τηλέφωνο, ραδιόφωνο, τηλεόραση, δίκτυα υπολογιστών, μισθωμένα δίκτυα, καλωδιακή τηλεόραση και κινητά τηλέφωνα.
Περίπου με αυτή τη σειρά, οι τηλεπικοινωνίες αναπτύχθηκαν ιστορικά.
Σύστημα τηλεπικοινωνιών- ένα σύνολο τεχνικών αντικειμένων, οργανωτικών μέτρων και θεμάτων που υλοποιούν διαδικασίες που αποτελούνται από: διαδικασίες σύνδεσης, διαδικασίες μεταφοράς και διαδικασίες πρόσβασης.
Τα συστήματα τηλεπικοινωνιών χρησιμοποιούν το φυσικό ή τεχνητό περιβάλλον για την ανταλλαγή πληροφοριών. Τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα, μαζί με το μέσο που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση, σχηματίζουν τηλεπικοινωνιακά δίκτυα. Τα πιο σημαντικά τηλεπικοινωνιακά δίκτυα είναι (Εικ. 8.2.): Ταχυδρομική υπηρεσία; δημόσιο τηλεφωνικό δίκτυο (PSTN)· δίκτυα κινητής τηλεφωνίας· τηλεγραφικό δίκτυο· Διαδίκτυο - ένα παγκόσμιο δίκτυο αλληλεπίδρασης δικτύων υπολογιστών. ενσύρματο δίκτυο μετάδοσης? καλωδιακά τηλεοπτικά δίκτυα· τηλεοπτικά και ραδιοφωνικά δίκτυα εκπομπής· τμηματικά δίκτυα επικοινωνίας που παρέχουν υπηρεσίες επικοινωνίας σε κυβερνητικές υπηρεσίες, συστήματα ελέγχου εναέριας και θαλάσσιας κυκλοφορίας, μεγάλα βιομηχανικά συγκροτήματα. παγκόσμια δίκτυα διάσωσης και ασφάλειας.
Τα συστήματα τηλεπικοινωνιών που αναφέρονται παραπάνω, κατά κανόνα, αλληλεπιδρούν στενά μεταξύ τους και χρησιμοποιούν κοινούς πόρους για επικοινωνία. Για την οργάνωση μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης σε κάθε κράτος και σε παγκόσμια κλίμακα, υπάρχουν ειδικοί φορείς που ρυθμίζουν τη χρήση των κοινών πόρων. καθορίζει τους γενικούς κανόνες αλληλεπίδρασης (πρωτόκολλα) των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων· ανάπτυξη προηγμένων τεχνολογιών τηλεπικοινωνιών.
Για την υλοποίηση της επικοινωνίας εξ αποστάσεως, τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα χρησιμοποιούν: συστήματα μεταγωγής. συστήματα μετάδοσης· συστήματα πρόσβασης και ελέγχου των καναλιών μετάδοσης.
2 Δύο ρίζες των δικτύων υπολογιστών Τεχνολογίες υπολογιστών και τηλεπικοινωνιών Εξέλιξη των τηλεπικοινωνιών Εξέλιξη της τεχνολογίας υπολογιστών Εξέλιξη των δικτύων υπολογιστών Εξέλιξη των δικτύων υπολογιστών στη διασταύρωση της τεχνολογίας υπολογιστών και των τεχνολογιών τηλεπικοινωνιών
3 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 1. Βασικές πληροφορίες σχετικά με τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα Η κύρια λειτουργία των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων (TCS) ή εδαφικών δικτύων επικοινωνιών (TCN), είναι η οργάνωση μιας αποτελεσματικής και αξιόπιστης ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ των συνδρομητών, καθώς και η μείωση του κόστους μετάδοσης δεδομένων. Ο όρος «εδαφική» σημαίνει ότι το δίκτυο επικοινωνίας κατανέμεται σε μεγάλη περιοχή. Δημιουργείται για τα συμφέροντα ολόκληρου του κράτους, ιδρύματος, επιχείρησης ή επιχείρησης με υποκαταστήματα στην επαρχία, την περιφέρεια ή σε ολόκληρη τη χώρα. Ο κύριος δείκτης της αποτελεσματικότητας της λειτουργίας των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων είναι ο χρόνος παράδοσης των πληροφοριών. Εξαρτάται από διάφορους παράγοντες: τη δομή του δικτύου επικοινωνίας, τη διεκπεραίωση των γραμμών επικοινωνίας, μεθόδους σύνδεσης καναλιών επικοινωνίας μεταξύ αλληλεπιδρώντων συνδρομητών, πρωτόκολλα ανταλλαγής πληροφοριών, μεθόδους πρόσβασης συνδρομητών στο μέσο μετάδοσης, μεθόδους δρομολόγησης πακέτων κ.λπ.
4 Συστήματα τηλεπικοινωνιών 1. Βασικές πληροφορίες για τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα Χαρακτηριστικά γνωρίσματα των εδαφικών δικτύων επικοινωνίας: ποικιλία καναλιών επικοινωνίας από ενσύρματα κανάλια συχνότητας τόνου (τηλέφωνο) έως οπτικές ίνες και δορυφόρους. περιορισμένος αριθμός καναλιών επικοινωνίας μεταξύ απομακρυσμένων συνδρομητών, μέσω των οποίων είναι απαραίτητη η παροχή ανταλλαγής δεδομένων, μηνυμάτων τηλεφώνου, βίντεο, φαξ. τη διαθεσιμότητα ενός τόσο κρίσιμου πόρου όπως το εύρος ζώνης των καναλιών επικοινωνίας. Επομένως, ένα δίκτυο εδαφικής επικοινωνίας (TCN) είναι ένα γεωγραφικά κατανεμημένο δίκτυο που συνδυάζει τις λειτουργίες των παραδοσιακών δικτύων μετάδοσης δεδομένων (DTN), τηλεφωνικών δικτύων και έχει σχεδιαστεί για να μεταδίδει κίνηση ποικίλης φύσης, με διαφορετικά πιθανοτικά και χρονικά χαρακτηριστικά.
5 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 1. Βασικές πληροφορίες για τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα Τύποι δικτύων, γραμμών και καναλιών επικοινωνίας. Το TVS χρησιμοποιεί τηλεφωνικά, τηλέγραφα, τηλεόραση και δορυφορικά δίκτυα επικοινωνίας. Χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες γραμμές επικοινωνίας: καλώδιο (τηλεφωνικές γραμμές, συνεστραμμένο ζεύγος, ομοαξονικό καλώδιο, γραμμές οπτικών ινών), ραδιοφωνικό ρελέ και γραμμές ραδιοφώνου. Μεταξύ των καλωδιακών γραμμών επικοινωνίας, οι φωτεινοί οδηγοί (δηλαδή οι γραμμές οπτικών ινών) έχουν την καλύτερη απόδοση. Τα κύρια πλεονεκτήματά τους είναι: υψηλό εύρος ζώνης (εκατοντάδες megabit ανά δευτερόλεπτο). έλλειψη ευαισθησίας σε εξωτερικά πεδία και απουσία δικών ακτινοβολιών. χαμηλή ένταση εργασίας για την τοποθέτηση ενός οπτικού καλωδίου. σπινθήρα, έκρηξη και πυρασφάλεια. αυξημένη αντοχή σε επιθετικά περιβάλλοντα. μικρό ειδικό βάρος? διάφορα πεδία εφαρμογής. Μειονεκτήματα: η σηματοδότηση πραγματοποιείται μόνο προς μία κατεύθυνση. Η σύνδεση πρόσθετων υπολογιστών εξασθενεί σημαντικά το σήμα. Τα μόντεμ υψηλής ταχύτητας που είναι απαραίτητα για οδηγούς φωτός είναι ακριβά. Οι οδηγοί φωτός που συνδέουν τους υπολογιστές πρέπει να είναι εφοδιασμένοι με μετατροπείς ηλεκτρικών σημάτων σε φως και αντίστροφα.
6 Συστήματα τηλεπικοινωνιών 1. Βασικές πληροφορίες για τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα Στα τηλεπικοινωνιακά συστήματα έχουν χρησιμοποιηθεί οι ακόλουθοι τύποι καναλιών επικοινωνίας: simplex, όταν ο πομπός και ο δέκτης συνδέονται με ένα κανάλι επικοινωνίας, μέσω του οποίου οι πληροφορίες μεταδίδονται μόνο προς μία κατεύθυνση (αυτό είναι τυπικό για δίκτυα τηλεοπτικών επικοινωνιών). ημι-αμφίδρομη, όταν δύο κόμβοι επικοινωνίας συνδέονται επίσης με ένα κανάλι, μέσω του οποίου οι πληροφορίες μεταδίδονται εναλλάξ προς μία κατεύθυνση και μετά προς την αντίθετη κατεύθυνση (αυτό είναι χαρακτηριστικό για συστήματα αναφοράς πληροφοριών, αιτήσεων-απόκρισης). διπλής όψης, όταν δύο κόμβοι επικοινωνίας συνδέονται με δύο κανάλια (εμπρός και πίσω), μέσω των οποίων οι πληροφορίες μεταδίδονται ταυτόχρονα σε αντίθετες κατευθύνσεις. Τα κανάλια διπλής όψης χρησιμοποιούνται σε συστήματα με ανατροφοδότηση αποφάσεων και πληροφοριών.
7 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 1. Βασικές πληροφορίες για τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα Εναλλασσόμενα και αποκλειστικά κανάλια επικοινωνίας. Στα δίκτυα (TCS, TSS) υπάρχουν αποκλειστικά (χωρίς μεταγωγή) κανάλια επικοινωνίας και κανάλια μεταγωγής για τη διάρκεια της μετάδοσης πληροφοριών μέσω αυτών. Όταν χρησιμοποιούνται αποκλειστικά κανάλια επικοινωνίας, ο εξοπλισμός πομποδέκτη των κόμβων επικοινωνίας είναι συνεχώς συνδεδεμένος μεταξύ τους. Αυτό εξασφαλίζει υψηλό βαθμό ετοιμότητας του συστήματος για μεταφορά πληροφοριών, υψηλότερη ποιότητα επικοινωνίας και υποστήριξη για μεγάλο όγκο κίνησης. Λόγω του σχετικά υψηλού κόστους λειτουργίας δικτύων με ειδικά κανάλια επικοινωνίας, η κερδοφορία τους επιτυγχάνεται μόνο εάν τα κανάλια φορτωθούν πλήρως. Τα μεταγωγικά κανάλια επικοινωνίας που δημιουργούνται μόνο για την περίοδο μετάδοσης μιας σταθερής ποσότητας πληροφοριών χαρακτηρίζονται από υψηλή ευελιξία και σχετικά χαμηλό κόστος. Τα μειονεκτήματα τέτοιων καναλιών είναι: απώλεια χρόνου για εναλλαγή (εγκατάσταση επικοινωνίας μεταξύ συνδρομητών), δυνατότητα αποκλεισμού λόγω απασχολημένου μεμονωμένων τμημάτων της γραμμής επικοινωνίας, χαμηλότερη ποιότητα επικοινωνίας, υψηλό κόστος με σημαντική κίνηση.
8 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 1. Βασικές πληροφορίες για συστήματα τηλεπικοινωνιών Αναλογική και ψηφιακή κωδικοποίηση ψηφιακών δεδομένων. Η μεταφορά δεδομένων από έναν κόμβο δικτύου σε έναν άλλο πραγματοποιείται με σειριακή μετάδοση όλων των bits του μηνύματος από την πηγή στον προορισμό. Φυσικά, τα bits πληροφοριών μεταδίδονται με τη μορφή αναλογικών ή ψηφιακών ηλεκτρικών σημάτων. Τα αναλογικά σήματα είναι σήματα που μπορούν να αντιπροσωπεύουν έναν άπειρο αριθμό τιμών κάποιας ποσότητας εντός περιορισμένου εύρους. Τα ψηφιακά (διακριτά) σήματα μπορεί να έχουν μία μόνο τιμή ή ένα πεπερασμένο σύνολο τιμών. Όταν εργάζεστε με αναλογικά σήματα, χρησιμοποιείται ένα αναλογικό σήμα φέροντος ημιτονοειδής μορφής για τη μετάδοση κωδικοποιημένων δεδομένων και όταν εργάζεστε με ψηφιακά σήματα, χρησιμοποιούνται δύο και ένα διακριτό σήμα πολλαπλών επιπέδων. Τα αναλογικά σήματα είναι λιγότερο ευαίσθητα στην παραμόρφωση λόγω της εξασθένησης στο μέσο μετάδοσης, αλλά η κωδικοποίηση και η αποκωδικοποίηση δεδομένων είναι ευκολότερη για τα ψηφιακά σήματα.
10 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 1. Βασικές πληροφορίες για τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα Ο συγχρονισμός των στοιχείων δικτύου αποτελεί μέρος του πρωτοκόλλου επικοινωνίας. Η διαδικασία συγχρονισμού διασφαλίζει τη σύγχρονη λειτουργία του εξοπλισμού δέκτη και πομπού, κατά την οποία ο δέκτης δειγματίζει τα εισερχόμενα bits πληροφοριών αυστηρά τη στιγμή της άφιξής τους. Γίνεται διάκριση μεταξύ σύγχρονης μετάδοσης, ασύγχρονης μετάδοσης και μετάδοσης αυτοσυντονισμού. Η σύγχρονη μετάδοση χαρακτηρίζεται από την παρουσία μιας πρόσθετης γραμμής επικοινωνίας (επιπλέον της κύριας) για τη μετάδοση παλμών συγχρονισμού (SI) σταθερής συχνότητας. Η έκδοση των bit δεδομένων από τον πομπό και η δειγματοληψία σημάτων από τον δέκτη γίνονται τις στιγμές εμφάνισης του SI. Αυτό είναι αξιόπιστο, αλλά χρειάζεται μια πρόσθετη γραμμή. Η ασύγχρονη μετάδοση δεν απαιτεί πρόσθετη γραμμή. Η μετάδοση πραγματοποιείται σε μικρά σταθερά μπλοκ και το bit έναρξης χρησιμοποιείται για συγχρονισμό. Στη μετάδοση lockshift, ο συγχρονισμός επιτυγχάνεται με τη χρήση αυτοσυγχρονιζόμενων κωδικών (SCs). Η κωδικοποίηση των μεταδιδόμενων δεδομένων με χρήση SC είναι να διασφαλίζει τακτικές και συχνές αλλαγές στα επίπεδα σήματος στο κανάλι. Κάθε μετάβαση χρησιμοποιείται για τον συντονισμό του δέκτη.
11 Δορυφορικά δίκτυα επικοινωνίας (SCN). Τα διαστημόπλοια επικοινωνίας (SC) εκτοξεύονται σε ύψος km και βρίσκονται σε γεωστατική τροχιά, το επίπεδο της οποίας είναι παράλληλο με το επίπεδο του ισημερινού. Τρία τέτοια διαστημόπλοια παρέχουν κάλυψη σχεδόν ολόκληρης της επιφάνειας της Γης. Η αλληλεπίδραση μεταξύ των συνδρομητών CCC πραγματοποιείται κατά μήκος της αλυσίδας: AS-αποστολέας πληροφοριών > επίγειος σταθμός μετάδοσης >> δορυφόρος > επίγειος σταθμός λήψης > δέκτης AS. Ένας επίγειος σταθμός εξυπηρετεί μια ομάδα κοντινών ηχείων. Οι ακόλουθες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τη διαχείριση της μετάδοσης δεδομένων μεταξύ των δορυφορικών και επίγειων σταθμών. 1. Συμβατική πολυπλεξία με διαίρεση συχνότητας και χρόνου. 2. Τακτική πρωτοβάθμια/δευτεροβάθμια πειθαρχία με ή χωρίς τη χρήση μεθόδων και εργαλείων έρευνας/επιλογής. 3. Ίσοι κλάδοι ελέγχου κατάταξης με ίση πρόσβαση στο κανάλι στις συνθήκες ανταγωνισμού για το κανάλι. Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 1. Βασικές πληροφορίες για τα συστήματα τηλεπικοινωνιών επίγειος σταθμός μετάδοσης >> δορυφόρος > επίγειος σταθμός λήψης > λήψη AC. Ένας επίγειος σταθμός εξυπηρετεί μια ομάδα κοντινών ηχείων. Οι ακόλουθες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τη διαχείριση της μετάδοσης δεδομένων μεταξύ των δορυφορικών και επίγειων σταθμών. 1. Συμβατική πολυπλεξία με διαίρεση συχνότητας και χρόνου. 2. Τακτική πρωτοβάθμια/δευτεροβάθμια πειθαρχία με ή χωρίς τη χρήση μεθόδων και εργαλείων έρευνας/επιλογής. 3. Ίσοι κλάδοι ελέγχου κατάταξης με ίση πρόσβαση στο κανάλι στις συνθήκες ανταγωνισμού για το κανάλι. Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 1. Βασικές πληροφορίες για τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα "> 
12 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 1. Βασικές πληροφορίες για τα τηλεπικοινωνιακά συστήματα Τα κύρια πλεονεκτήματα των δικτύων δορυφορικών επικοινωνιών: υψηλό εύρος ζώνης λόγω της λειτουργίας δορυφόρων σε ένα ευρύ φάσμα νέων συχνοτήτων gigahertz. Ένας δορυφόρος μπορεί να υποστηρίξει αρκετές χιλιάδες κανάλια φωνητικής επικοινωνίας. παροχή επικοινωνίας μεταξύ σταθμών που βρίσκονται σε πολύ μεγάλες αποστάσεις και δυνατότητα εξυπηρέτησης συνδρομητών στα πιο δυσπρόσιτα σημεία. ανεξαρτησία του κόστους μεταφοράς πληροφοριών από την απόσταση μεταξύ των συνδρομητών· τη δυνατότητα δημιουργίας ενός δικτύου χωρίς φυσικά εφαρμοσμένες συσκευές μεταγωγής. Μειονεκτήματα των δικτύων δορυφορικών επικοινωνιών: η ανάγκη να δαπανηθούν χρήματα και χρόνος για τη διασφάλιση του απορρήτου της μετάδοσης δεδομένων. η παρουσία καθυστέρησης στη λήψη ραδιοφωνικού σήματος από επίγειο σταθμό λόγω μεγάλων αποστάσεων μεταξύ του δορυφόρου και του σταθμού επικοινωνίας· τη δυνατότητα αμοιβαίας παραμόρφωσης των ραδιοφωνικών σημάτων από επίγειους σταθμούς που λειτουργούν σε γειτονικές συχνότητες· την ευαισθησία των σημάτων στην επίδραση διαφόρων ατμοσφαιρικών φαινομένων.
13 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 2. Εναλλαγή σε δίκτυα Η μεταγωγή είναι ένα ζωτικό στοιχείο επικοινωνίας μεταξύ συστημάτων συνδρομητών (SS) και με κέντρα ελέγχου, επεξεργασίας και αποθήκευσης πληροφοριών σε δίκτυα. Οι κόμβοι δικτύου συνδέονται με κάποιο εξοπλισμό μεταγωγής, αποφεύγοντας έτσι την ανάγκη δημιουργίας ειδικών γραμμών επικοινωνίας. Ένα δίκτυο μεταγωγής μεταφορών είναι ένα δίκτυο στο οποίο δημιουργείται επικοινωνία μεταξύ δύο (ή περισσότερων) τερματικών σημείων κατά παραγγελία. Ένα παράδειγμα τέτοιου δικτύου είναι το τηλεφωνικό δίκτυο μεταγωγής. Υπάρχουν οι ακόλουθες μέθοδοι μεταγωγής: κυκλώματα μεταγωγής (κανάλια). μεταγωγή αποθήκευσης και προώθησης, χωρισμένη σε μεταγωγή μηνυμάτων και μεταγωγή πακέτων.
15 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 2. Επικοινωνία σε δίκτυα Εναλλαγή καναλιών (κυκλώματα). Κατά την εναλλαγή καναλιών (κυκλωμάτων) μεταξύ συνδεδεμένων τελικών σημείων σε όλο το χρονικό διάστημα της σύνδεσης, παρέχεται ανταλλαγή σε πραγματικό χρόνο και τα bit μεταδίδονται με σταθερό ρυθμό σε ένα κανάλι με σταθερό εύρος ζώνης. Πλεονεκτήματα της μεθόδου μεταγωγής κυκλώματος: ανάπτυξη τεχνολογίας μεταγωγής κυκλώματος. εργασία σε διαδραστική λειτουργία και σε πραγματικό χρόνο. εξασφάλιση διαφάνειας ανεξάρτητα από τον αριθμό των συνδέσεων μεταξύ AS· ευρύ πεδίο εφαρμογής. Μειονεκτήματα της μεθόδου μεταγωγής κυκλώματος: πολύς χρόνος για τη δημιουργία ενός καναλιού επικοινωνίας από άκρο σε άκρο λόγω της πιθανής αναμονής για την απελευθέρωση των μεμονωμένων τμημάτων του. την ανάγκη αναμετάδοσης του σήματος κλήσης λόγω της χρήσης της συσκευής μεταγωγής στην αλυσίδα σήματος· έλλειψη επιλογής ρυθμών μεταφοράς πληροφοριών· τη δυνατότητα μονοπώλησης καναλιών από μία πηγή πληροφοριών· Η αύξηση των λειτουργιών και των δυνατοτήτων του δικτύου είναι περιορισμένη. δεν εξασφαλίζεται ομοιόμορφη φόρτωση των καναλιών επικοινωνίας.
17 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 2. Επικοινωνία σε δίκτυα Η εναλλαγή μηνυμάτων είναι μια πρώιμη μέθοδος μετάδοσης δεδομένων (χρησιμοποιείται σε e-mail, ειδήσεις). Τεχνολογία - "θυμήσου και στείλε". Ολόκληρο το μήνυμα διατηρεί την ακεραιότητά του καθώς περνά από τον έναν κόμβο στον άλλο μέχρι τον προορισμό και ο κόμβος διέλευσης δεν μπορεί να ξεκινήσει περαιτέρω μετάδοση μέρους του μηνύματος εάν εξακολουθεί να λαμβάνεται. Πλεονεκτήματα της μεθόδου: δεν χρειάζεται να δημιουργήσετε ένα κανάλι εκ των προτέρων. σχηματισμός διαδρομής από τμήματα με διαφορετική απόδοση. εφαρμογή συστημάτων για την εξυπηρέτηση των αιτημάτων, λαμβάνοντας υπόψη τις προτεραιότητές τους· την ικανότητα εξομάλυνσης των φορτίων αιχμής με την αποθήκευση ροών. καμία απώλεια αιτημάτων υπηρεσίας. Μειονεκτήματα: η ανάγκη εφαρμογής σοβαρών απαιτήσεων για χωρητικότητα μνήμης στους κόμβους επικοινωνίας για λήψη μεγάλων μηνυμάτων. ανεπαρκείς ευκαιρίες για εφαρμογή μιας διαδραστικής λειτουργίας και εργασία σε πραγματικό χρόνο κατά τη μετάδοση δεδομένων. Τα κανάλια χρησιμοποιούνται λιγότερο αποτελεσματικά από άλλες μεθόδους.
18 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 2. Επικοινωνία σε δίκτυα Η μεταγωγή πακέτων συνδυάζει τα πλεονεκτήματα της μεταγωγής κυκλώματος και της μεταγωγής μηνυμάτων. Οι κύριοι στόχοι του είναι: εξασφάλιση πλήρους διαθεσιμότητας δικτύου και αποδεκτού χρόνου απόκρισης σε ένα αίτημα για όλους τους χρήστες, εξομάλυνση ασύμμετρων ροών μεταξύ των χρηστών, παροχή δυνατοτήτων πολυπλεξίας καναλιών επικοινωνίας και θυρών υπολογιστή δικτύου, διασπορά κρίσιμων στοιχείων δικτύου. Τα δεδομένα χωρίζονται σε μικρά πακέτα σταθερού μήκους. Κάθε πακέτο παρέχεται με πληροφορίες πρωτοκόλλου: κωδικοί έναρξης και λήξης πακέτων, διευθύνσεις αποστολέα και παραλήπτη, αριθμός πακέτου στο μήνυμα, πληροφορίες για τον έλεγχο της αξιοπιστίας των μεταδιδόμενων δεδομένων. Ανεξάρτητα πακέτα του ίδιου μηνύματος μπορούν να μεταδοθούν ταυτόχρονα κατά μήκος διαφορετικών διαδρομών ως μέρος των γραμμάτων δεδομένων. Τα πακέτα παραδίδονται στον προορισμό τους, όπου σχηματίζουν το αρχικό μήνυμα. Σε αντίθεση με την εναλλαγή μηνυμάτων, η μεταγωγή πακέτων σάς επιτρέπει: να αυξήσετε τον αριθμό των συνδεδεμένων σταθμών. είναι ευκολότερο να ξεπεραστούν οι δυσκολίες με τη σύνδεση πρόσθετων γραμμών επικοινωνίας. εφαρμογή εναλλακτικής δρομολόγησης, η οποία δημιουργεί αυξημένη ευκολία για τους χρήστες· να μειώσει σημαντικά τον χρόνο μεταφοράς δεδομένων, να αυξήσει το εύρος ζώνης και την αποτελεσματικότητα της χρήσης των πόρων του δικτύου. Τώρα η μεταγωγή πακέτων είναι η κύρια για τη μετάδοση δεδομένων.
20 Συστήματα τηλεπικοινωνιών 2. Επικοινωνία στα δίκτυα Συμπέρασμα της ενότητας Η ανάλυση των εξεταζόμενων τεχνολογιών μεταγωγής μας επιτρέπει να συμπεράνουμε ότι είναι δυνατό να αναπτυχθεί μια συνδυασμένη μέθοδος μεταγωγής που βασίζεται στη χρήση αρχών μεταγωγής μηνυμάτων και πακέτων σε έναν ορισμένο συνδυασμό και παρέχοντας περισσότερα αποτελεσματική διαχείριση της ετερογενούς κυκλοφορίας.
21 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 3. Δρομολόγηση πακέτων σε δίκτυα Ουσία, στόχοι και μέθοδοι δρομολόγησης. Το καθήκον της δρομολόγησης είναι να επιλέξει μια διαδρομή για μετάδοση από τον αποστολέα στον παραλήπτη. Πρώτα απ 'όλα, μιλάμε για δίκτυα με αυθαίρετη (πλέγμα) τοπολογία στα οποία υλοποιείται η μεταγωγή πακέτων. Ωστόσο, σε σύγχρονα δίκτυα με μικτή τοπολογία (star-ring, star-bus, multi-segment), το πρόβλημα της επιλογής διαδρομής για τη μετάδοση πλαισίων αξίζει πραγματικά και λύνεται, για το οποίο χρησιμοποιούνται κατάλληλα εργαλεία, για παράδειγμα, δρομολογητές. Στα εικονικά δίκτυα, το έργο της δρομολόγησης κατά τη μετάδοση ενός μηνύματος που χωρίζεται σε πακέτα επιλύεται μόνο μία φορά, όταν δημιουργηθεί μια εικονική σύνδεση μεταξύ του αποστολέα και του παραλήπτη. Στα δίκτυα datagram, όπου τα δεδομένα μεταδίδονται με τη μορφή datagrams, η δρομολόγηση εκτελείται σε βάση ανά πακέτο. Η επιλογή των διαδρομών σε κόμβους επικοινωνίας τηλεπικοινωνιακών δικτύων γίνεται σύμφωνα με τον εφαρμοζόμενο αλγόριθμο δρομολόγησης (μέθοδος).
24 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 3. Δρομολόγηση πακέτων σε δίκτυα Ο αλγόριθμος δρομολόγησης είναι ένας κανόνας για την εκχώρηση μιας γραμμής επικοινωνίας εξόδου για μετάδοση πακέτων, με βάση τις πληροφορίες που περιέχονται στην κεφαλίδα του πακέτου (διευθύνσεις αποστολέα και παραλήπτη), πληροφορίες σχετικά με το φορτίο αυτού του κόμβου (πακέτο μήκος ουράς) και το δίκτυο ως σύνολο . Οι κύριοι στόχοι της δρομολόγησης είναι να εξασφαλιστεί: η ελάχιστη καθυστέρηση του πακέτου κατά τη μετάδοσή του από τον αποστολέα στον παραλήπτη. μέγιστο εύρος ζώνης δικτύου. μέγιστη προστασία του πακέτου από απειλές για τις πληροφορίες που περιέχονται σε αυτό· αξιοπιστία της παράδοσης του πακέτου στον παραλήπτη· το ελάχιστο κόστος αποστολής ενός πακέτου στον προορισμό. Υπάρχουν οι ακόλουθες μέθοδοι δρομολόγησης: - κεντρική δρομολόγηση. - κατανεμημένη (αποκεντρωμένη) δρομολόγηση. - μικτή δρομολόγηση
25 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 3. Δρομολόγηση πακέτων σε δίκτυα 1. Η κεντρική δρομολόγηση υλοποιείται σε δίκτυα με κεντρικό έλεγχο. Η επιλογή της διαδρομής για κάθε πακέτο πραγματοποιείται στο κέντρο ελέγχου δικτύου και οι κόμβοι του δικτύου επικοινωνίας αντιλαμβάνονται και εφαρμόζουν μόνο τα αποτελέσματα της επίλυσης του προβλήματος δρομολόγησης. Αυτό το στοιχείο ελέγχου δρομολόγησης είναι ευάλωτο σε αστοχίες κεντρικού κόμβου και δεν είναι πολύ ευέλικτο. 2. Η κατανεμημένη (αποκεντρωμένη) δρομολόγηση εκτελείται σε δίκτυα με αποκεντρωμένο έλεγχο. Οι συναρτήσεις ελέγχου δρομολόγησης κατανέμονται μεταξύ κόμβων δικτύου που διαθέτουν τα κατάλληλα μέσα για αυτό. Η κατανεμημένη δρομολόγηση είναι πιο περίπλοκη από την κεντρική δρομολόγηση, αλλά είναι πιο ευέλικτη. 3. Η μικτή δρομολόγηση χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι εφαρμόζει τις αρχές της κεντρικής και κατανεμημένης δρομολόγησης σε μια ορισμένη αναλογία. Το πρόβλημα της δρομολόγησης στα δίκτυα επιλύεται υπό την προϋπόθεση ότι η συντομότερη διαδρομή που εξασφαλίζει τη μετάδοση ενός πακέτου στον ελάχιστο χρόνο εξαρτάται από την τοπολογία του δικτύου, το εύρος ζώνης και το φορτίο στη γραμμή επικοινωνίας.
26 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 3. Δρομολόγηση πακέτων σε δίκτυα Μέθοδοι δρομολόγησης - απλές, σταθερές και προσαρμοστικές. Η διαφορά μεταξύ τους έγκειται στον βαθμό στον οποίο οι αλλαγές τοπολογίας και το φόρτο του δικτύου λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή μιας διαδρομής. 1. Η απλή δρομολόγηση διαφέρει στο ότι κατά την επιλογή διαδρομής δεν λαμβάνεται υπόψη ούτε αλλαγή στην τοπολογία του δικτύου ούτε αλλαγή στο φορτίο του. Δεν παρέχει κατευθυντική μετάδοση πακέτων και έχει χαμηλή απόδοση. Τα πλεονεκτήματά του είναι η ευκολία υλοποίησης και η διασφάλιση της σταθερής λειτουργίας του δικτύου σε περίπτωση αστοχίας των επιμέρους στοιχείων του. Λήφθηκε πρακτική εφαρμογή: τυχαία δρομολόγηση - επιλέγεται μία τυχαία ελεύθερη κατεύθυνση για μετάδοση πακέτων. Το πακέτο «περιπλανάται» στο δίκτυο και φτάνει στον προορισμό με πεπερασμένη πιθανότητα. Το flooding περιλαμβάνει τη μετάδοση ενός πακέτου από έναν κόμβο σε όλες τις ελεύθερες γραμμές εξόδου. Υπάρχει φαινόμενο «διάδοσης» του πακέτου. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ο εγγυημένος βέλτιστος χρόνος παράδοσης του πακέτου στον παραλήπτη. Η μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε δίκτυα χωρίς φορτίο, όταν οι απαιτήσεις ελαχιστοποίησης του χρόνου και της αξιοπιστίας της παράδοσης πακέτων είναι αρκετά υψηλές.
27 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 3. Δρομολόγηση πακέτων σε δίκτυα 2. Σταθερή δρομολόγηση - κατά την επιλογή μιας διαδρομής λαμβάνονται υπόψη οι αλλαγές στην τοπολογία του δικτύου και οι αλλαγές στο φορτίο του δεν λαμβάνονται υπόψη. Για κάθε κόμβο προορισμού, η κατεύθυνση μετάδοσης επιλέγεται από έναν πίνακα με τις συντομότερες διαδρομές. Η έλλειψη προσαρμογής στις αλλαγές φορτίου οδηγεί σε καθυστερήσεις πακέτων δικτύου. Γίνεται διάκριση μεταξύ σταθερής δρομολόγησης μονής διαδρομής και σταθερής δρομολόγησης πολλαπλών διαδρομών. Η πρώτη βασίζεται σε μια διαδρομή μετάδοσης πακέτου μεταξύ δύο συνδρομητών, η οποία σχετίζεται με αστάθεια σε αστοχίες και υπερφορτώσεις, και η δεύτερη βασίζεται σε πολλές πιθανές διαδρομές μεταξύ δύο συνδρομητών, από τις οποίες επιλέγεται η πιο προτιμώμενη διαδρομή. Η σταθερή δρομολόγηση χρησιμοποιείται σε δίκτυα με μικρή μεταβαλλόμενη τοπολογία και σταθερές ροές πακέτων. 3. Η προσαρμοστική δρομολόγηση είναι διαφορετική στο ότι η απόφαση για την κατεύθυνση μετάδοσης πακέτων λαμβάνεται λαμβάνοντας υπόψη τις αλλαγές τόσο στην τοπολογία όσο και στο φορτίο του δικτύου. Υπάρχουν αρκετές τροποποιήσεις της προσαρμοστικής δρομολόγησης, οι οποίες διαφέρουν ως προς το ποιες πληροφορίες χρησιμοποιούνται κατά την επιλογή μιας διαδρομής. Η τοπική, κατανεμημένη, κεντρική και υβριδική προσαρμοστική δρομολόγηση (η σημασία είναι ξεκάθαρη από το όνομα) έχει γίνει ευρέως διαδεδομένη.
28 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 4. Προστασία από σφάλματα στα δίκτυα Κατά τη μετάδοση δεδομένων, ένα σφάλμα ανά χίλια μεταδιδόμενα σήματα μπορεί να επηρεάσει σοβαρά την ποιότητα των πληροφοριών. Υπάρχουν πολλές μέθοδοι για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας της μετάδοσης πληροφοριών (προστασία σφάλματος), οι οποίες διαφέρουν: στα μέσα που χρησιμοποιούνται, στο χρόνο που αφιερώνεται στην εφαρμογή τους, στον βαθμό εξασφάλισης της αξιοπιστίας της μετάδοσης πληροφοριών. Η πρακτική εφαρμογή των μεθόδων αποτελείται από δύο μέρη: λογισμικό και υλικό. Η αναλογία μεταξύ τους μπορεί να είναι πολύ διαφορετική, μέχρι την σχεδόν πλήρη απουσία ενός από τα μέρη. Οι κύριες αιτίες σφαλμάτων μετάδοσης στα δίκτυα είναι οι αστοχίες σε κάποιο τμήμα του εξοπλισμού του δικτύου ή η εμφάνιση ανεπιθύμητων συμβάντων στο δίκτυο. Το σύστημα μετάδοσης δεδομένων είναι έτοιμο για αυτό και τα εξαλείφει με τη βοήθεια των μέσων που προβλέπονται στο σχέδιο. παρεμβολές που προκαλούνται από εξωτερικές πηγές και ατμοσφαιρικά φαινόμενα.
29 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 4. Προστασία από σφάλματα σε δίκτυα Μεταξύ των πολυάριθμων μεθόδων προστασίας από σφάλματα, διακρίνονται τρεις ομάδες μεθόδων: μέθοδοι ομάδας, κωδικοποίηση διόρθωσης σφαλμάτων και μέθοδοι προστασίας σφαλμάτων σε συστήματα μετάδοσης ανάδρασης. Από τις ομαδικές μεθόδους, η μέθοδος της πλειοψηφίας και η μέθοδος μετάδοσης μπλοκ πληροφοριών με ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό του μπλοκ έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως. Η ουσία της μεθόδου της πλειοψηφίας είναι ότι κάθε μήνυμα μεταδίδεται πολλές φορές (συνήθως τρεις φορές). Τα μηνύματα απομνημονεύονται και συγκρίνονται, το σωστό επιλέγεται κατά σύμπτωση "2 στα 3". Μια άλλη μέθοδος ομάδας, η οποία επίσης δεν απαιτεί επανακωδικοποίηση πληροφοριών, περιλαμβάνει τη μετάδοση δεδομένων σε μπλοκ με ποσοτικό χαρακτηριστικό του μπλοκ (αριθμός μονάδων ή μηδενικών, άθροισμα ελέγχου συμβόλων κ.λπ.). Στο σημείο λήψης, αυτό το χαρακτηριστικό υπολογίζεται και πάλι και σε σύγκριση με αυτό που μεταδίδεται μέσω του καναλιού επικοινωνίας. Εάν τα χαρακτηριστικά ταιριάζουν, θεωρείται ότι το μπλοκ δεν περιέχει σφάλματα. Διαφορετικά, η πλευρά εκπομπής λαμβάνει ένα σήμα με την απαίτηση να αναμεταδώσει το μπλοκ. Στα σύγχρονα συγκροτήματα καυσίμων, αυτή η μέθοδος είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη.
30 Τηλεπικοινωνιακά συστήματα 4. Προστασία από σφάλματα στα δίκτυα Η κωδικοποίηση Noise-immune (πλεονάζουσα) περιλαμβάνει την ανάπτυξη και χρήση διορθωτικών (noise-immune) κωδικών. Τα συστήματα μετάδοσης με ανάδραση χωρίζονται σε συστήματα με ανάδραση αποφάσεων και σε συστήματα με ανάδραση πληροφοριών. Ένα χαρακτηριστικό των συστημάτων με καθοριστική ανατροφοδότηση είναι ότι η απόφαση για την ανάγκη αναμετάδοσης πληροφοριών λαμβάνεται από τον δέκτη. Χρησιμοποιείται κωδικοποίηση διόρθωσης σφαλμάτων, με τη βοήθεια της οποίας ελέγχονται οι πληροφορίες που λαμβάνονται στο σταθμό λήψης. Εάν εντοπιστεί σφάλμα, αποστέλλεται σήμα εκ νέου αιτήματος στην πλευρά εκπομπής μέσω του καναλιού ανάδρασης, μέσω του οποίου επαναμεταδίδονται οι πληροφορίες. Σε συστήματα με ανατροφοδότηση πληροφοριών, οι πληροφορίες μεταδίδονται χωρίς κωδικοποίηση διόρθωσης σφαλμάτων. Ο δέκτης, έχοντας λάβει τις πληροφορίες μέσω του άμεσου καναλιού και τις αποθηκεύει, τις μεταδίδει πίσω, όπου και συγκρίνεται. Εάν υπάρχει αντιστοιχία, ο πομπός στέλνει ένα σήμα επιβεβαίωσης, διαφορετικά, όλες οι πληροφορίες αναμεταδίδονται, δηλ. η απόφαση για μετάδοση λαμβάνεται από τον πομπό.
Φόρτωση...