Материал: Теоретические основы передачи ВЧ сигналов

Применение гауссова фильтра является методом формирования импульсов, который обычно используется для частотной манипуляции (FSK) и манипуляции с минимальным сдвигом (MSK). Этот фильтр непохож на предыдущие фильтры, поскольку он не имеет точек пересечения нуля. Импульсная характеристика гауссова фильтра определяется следующим уравнением:

Ниже показано графическое представление импульсной передаточной функции. Обратите внимание, что пересечений нуля нет.

Рис. 29. Импульсная характеристика фильтра Гаусса

По существу, много цифровых протоколов связи спроектированы таким образом, чтобы каждому каналу был назначен определенный частотный диапазон. Как мы уже видели, это может быть осуществлено с помощью формирующего фильтра. Обратите внимание, что формирующий фильтр уменьшает не только межсимвольную интерференцию (ISI), но и межканальную интерференцию. Таким образом, формирующие фильтры позволяют реализовать частотное мультиплексирование (FDM) и его разновидность - ортогональное частотное мультиплексирование (OFDM).

При частотном мультиплексировании (FDM) каждый канал размещается в уникальном частотном диапазоне. FDM обычно используется в различных протоколах связи, включая Bluetooth и протоколы сотовой связи, такие как GSM, TDMA и CDMA. Кроме того, каждый из них делит свою выделенную полосу частот на меньшие каналы, чтобы позволить большому количеству устройств общаться одновременно.

Рис. 30. Распределение полосы частот для FDM системы связи

Например - Bluetooth, протокол цифровой связи, который используется сотовыми телефонами, ноутбуками и карманными компьютерами. Он работает в нелицензируемом диапазоне 2,4 ГГц и использует FDM, определяя 79 каналов с частотами от 2,402 ГГц до 2,480 ГГц, которые расположены с интервалом 1 МГц. Ограничение полосы каждого канала осуществляется с помощью гауссовского фильтра. с б = 0,5.

Второй пример использования FDM - применение в протоколе GSM. Каналы передачи от базовой станции к абонентам занимают диапазон 890 - 915 МГц, а каналы обратной передачи - диапазон 935 - 960 МГц. Кроме того, эти полосы частот делятся на 124 канала, расположенных с интервалом 200 кГц. Полоса каждого из каналов ограничивается с помощью гауссовского фильтра с б = 0,3.

OFDM - одна из разновидностей частотного мультиплексирования, в котором единственный канал использует кратные поднесущие на смежных частотах. Кроме того, поднесущие в системе OFDM накладываются, чтобы увеличить спектральную эффективность. Обычно, перекрытие на соседние каналы может вызывать взаимную интерференцию. Однако поднесущие в системе OFDM точно ортогональны к друг другу, поэтому они накладываются без интерференции. В результате системы OFDM позволяют увеличить спектральную эффективность, не вызывая интерференции в соседних каналах. Частотная область системы OFDM представлена на диаграмме ниже.

Рис. 31. Распределение полосы частот для системы связи OFDM

Обратите внимание, что поднесущие перекрывают друг с другом и, что множество поднесущих используются для каждого отдельного канала. В результате использования перекрывающихся поднесущих для каждого канала, применение OFDM способно увеличить спектральную эффективность. Кроме того, это также препятствует многолучевой интерференции в канале. Ряд распространенных коммерческих протоколов, таких как, стандарт цифрового телевидения DVB, ADSL, WiFI используют OFDM. Стандарты WiFI IEEE 802.11a и IEEE 802.11g используют методы OFDM с небольшими видоизменениями. В IEEE 802.11g каждый канал занимает полосу частот 16,25 МГц в диапазоне 2,4 ГГц. Кроме того, каждый канал разделен на 52 поднесущие с интервалом 312,5 кГц. Эти поднесущие накладываются, образуя полосу 16,25 МГц. При этом каждая поднесущая может использовать уникальную схему модуляции. А именно, WiFi может использовать BPS, QPSK, 16-QAM или 64-QAM в зависимости от характеристик используемого физического канала.

Литература

[1]. C. Richard Johnson and William A. Sethares, Telecommunications Breakdown.

[2]. John G. Proakis and Masoud Salehi, Communications Systems Engineering.

[3]. Simon Haykin, Communications Systems.

[4]. B.P. Lathi, Modern Digital and analog Communications Systems.

[5]. John G. Proakis, Digital Communications.

[6]. Theodore S. Rappaport, Wireless Communications: Principles and Practice.

Источник: https://studwood.net/2155779/tehnika/teoreticheskie_osnovy_peredachi_vch_signalov

Смотрите также: