Погрешность многолучевости при приемке сигналов спутника и методы борьбы с ней

Например, для систем стандарта DS-CDMA предусматривается применение пространственно-кодового разнесения (ортогонального разнесения на передаче, OTD), при котором через каждую из антенн базовой станции излучается своя ортогональная кодовая последовательность. В проекте UTRA (ETSI) предложен другой метод: передаваемый сигнал сжимается во времени и излучается через две антенны поочередно (к примеру, через одну «проходят» только четные пакеты, а через другую — нечетные), при этом мощность передатчика «делится» между ними поровну.

Способ частотного разнесения основывается на излучении одного и того же сигнала на различных частотах. Выигрыш достигается только в той ситуации, когда интервал между несущими частотами более ширины полосы когерентности Bc.

Комбинированное пространственно-частотное разнесение планируется реализовать в системе на базе стандарта cdma 2000.

Многочастотный сигнал будет передаваться через разнесенные антенны, что не потребует затруднения абонентского терминала, потому что прием этих сигналов обеспечивается при помощи многоканального Rake-приемника, каждый канал которого настроен на свою многолучевую составляющую.

Временное разнесение в CDMA-сетях играет ту же роль, что и в системах с временным доступом (TDMA). При использовании такого способа для борьбы с пакетами ошибок, которые образуются при глубоких замираниях, применяют поблочное перемежение в сочетании с кодами, которые исправляют ошибки. Операция перемежения позволяет декоррелировать пакеты ошибок за счет их преобразования в группу случайных (обычно одиночных) ошибок. Последние эффективно исправляют сверточный декодер. Поскольку при перемежении меняется только порядок следования символов в пределах одного или нескольких кадров, то этот способ не вносит избыточности, а соответственно, не приводит к уменьшению средней мощности передатчика.

Следующим способом является Rake-приемник.

Принцип действия Rake-приемника, который был создан для приема разнесенных сигналов, основывается на раздельной обработке всех многолучевых компонентов и вычислении их средневзвешенной суммы. В наземных радиоканалах характеристики данных компонентов могут незначительно (на величину, сопоставимую с длительностью одного символа шумоподобного сигнала — чипа) отличаться. Компоненты, которые отстоят друг от друга более чем на один чип, суммируются и обрабатываются. Что касается мелкомасштабных изменений задержки (менее чем на один чип), они могут быть устранены при приеме при помощи схемы кодового слежения, которая позволяет измерить время задержки для каждого компонента многолучевого сигнала и нивелировать малое изменение.

Поскольку на практике количество суммируемых соизмеримых по мощности лучей не превышает 3−4, то в классическом Rake-приемнике обычно реализуется трехканальная схема (рис. 2.2), которая дает возможность выделять три компонента многолучевого сигнала с разными задержками и коэффициентами передачи. В каждом канале приема (finger) входной сигнал, задержка которого приведена ко времени распространения многолучевого сигнала, перемножается с кодовой последовательностью. После свертки вычисляется (при помощи схемы сложения) средневзвешенная по максимуму отношения сигнал/шум сумма сигналов различных каналов приема. В итоге этой обработки все лучи, который опережают главный луч или запаздывают относительно него на величину, которая более 1/F, создают на выходе корреляторов только небольшие всплески (вместо больших помех), которые отбрасываются Rake-приемником в ходе принятия решения.

В реальной жизни при перемещении мобильного объекта меняются условия отражения радиоволн, а, соответственно, и задержка и коэффициенты ослабления сигнала. Чтобы отследить эти изменения и перераспределить оптимальным образом каналы Rake-приемника, в нем обычно предусмотрены еще 1−2 вспомогательных канала, которые предназначены для зондирования многолучевой среды.

Описанная схема работы приемника реализована в системе с кодовым доступом на основе стандарта cdmaOne (IS-95).

Ее мобильный терминал выполнен на базе трехканального Rake-приемника с одним дополнительным сканирующим каналом, который обеспечивает периодическое измерение характеристик многолучевой среды. На стадии поиска терминал использует только вспомогательный сканирующий канал, при помощи которого отслеживаются приходящие сигналы и оцениваются с заданной точностью их амплитуды, задержки и начальные фазы. На основе этих сведений приемник осуществляет подстройку циклических сдвигов опорных последовательностей в соответствии с самыми мощными компонентами входного сигнала. После захвата несущей частоты приемник обрабатывает пилот-сигнал, выделяя из него самые мощные компоненты приходящих лучей. Применение трехканального Rake-приемника и пилот-сигнала позволило реализовать в мобильном терминале системы cdmaOne трехкратный разнесенный прием с когерентным сложением сигналов.

На базовой станции cdma One используют пространственное разнесение антенн и четырехканальный Rake-приемник с двумя дополнительными сканирующими каналами. Это обеспечивает (при наличии двух антенн) восьмикратное разнесение.

Заключение

.

Следовательно, можно подвести следующие итоги.

Изложенные в данной работе методы оптимизации сигнально-кодовых конструкций для радиоканалов позволяет снизить энергетические расходы и в то же время обеспечить требуемую помехоустойчивость и производительность.

Список использованных источников

.

Коржик В.И., Финк Л. М. Помехоустойчивое кодирование дискретных сообщений в каналах со случайной структурой — М.: «Связь», 1975.

Милютин Е.Р. и др. Методы расчета поля в системах связи дециметрового диапазона. — СПБ.: Триада, 2003.

Обзор и анализ существующих алгоритмов обработки информации в помехозащищенных ККС по компенсации и подавлению пассивных помех // Научно-техн. отчет о составной части НДР, шифр «Завадозахист — ХАРКОС». — Х.: «НИПЦ ХАРКОС», 2004. — 74 с.