Название дипломной работы


Особенности распространения сигнала с модуляцией π/4-DQPSK



страница8/14
Дата22.06.2019
Размер1.19 Mb.
#106160
ТипПояснительная записка
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   14

2.1.3 Особенности распространения сигнала с модуляцией π/4-DQPSK


Основными характеристиками радиосигнала при его передаче по эфиру являются частотный спектр и огибающая амплитуды. Рассмотрим эти характеристики для π/4-DQPSK сигнала с параметрами, определенными стандартом TETRA.

Комплексная огибающая сигнала представляется выражением



описание: http://sagatelecom.ru/images/files/pic9.bmp

Мгновенное значение амплитуды А(t) может быть представлено в виде вектора, выходящего из начала координат, а фаза Φ(t) - как угол между вектором и положительным направлением оси абсцисс. Таким образом, в процессе модуляции вектор осуществляет вращательно-колебательное движение вокруг начала координат. Траектория движения конца вектора при модуляции случайной последовательностью дибитов, показана на рисунке 2.5. Из рисунка видно, что огибающая имеет значительную амплитудную модуляцию, которая является принципиальным элементом π/4-DQPSK сигнала. На рисунке 2.6. представлен спектр π/4-DQPSK сигнала с подавленной амплитудной модуляцией. Из рисунка видно, что внеполосные излучения такого сигнала значительно увеличиваются. Отсюда следуют важные выводы:



  1. Для усиления π/4-DQPSK сигнала необходим линейный усилитель мощности, что исключает возможность использования высокоэффективных режимов работы передатчиков. КПД линейных усилителей мощности всегда ниже, чем усилителей сигнала с постоянной огибающей.

  2. Мощность передатчика используется неэффективно, так как его средняя излучаемая мощность ниже пиковой.

описание: http://sagatelecom.ru/images/files/setings_radiotrakt_24.gif

Рисунок 2.5 - Траектория движения вектора при π/4-DQPSK модуляции случайной последовательностью дибитов.



описание: спектр π/4-dqpsk сигнала.

Рисунок 2.6 - Спектр π/4-DQPSK сигнала.

Теоретический спектр π/4-DQPSK сигнала показан на рисунке 2.6. Из рисунке видно, что спектр π/4-DQPSK сигнала весьма компактен. При принятых в стандарте TETRA значениях параметров сигнала полоса цифрового сигнала в эфире менее 20 кГц, при этом уровень излучений на границе с соседним каналом (Δf≈ 12,5 кГц) приблизительно равен -60 дБ. При реализации устройства неизбежны аппаратные погрешности, связанные с неидеальностью отдельных звеньев тракта, поэтому реальный спектр несколько отличается от теоретического. Требования к спектру сигнала в эфире с позиции электромагнитной совместимости рассмотрены ниже.

2.1.4 Основные параметры передатчика


Стандарт предусматривает деление передатчиков на классы, в рамках которых устанавливаются основные требования. Для базовой станции предусмотрено 10 классов, для подвижной-4.

Стандартные мощности передатчиков базовой и подвижной станции для всех классов приведены в таблице 2.2.



Таблица 2.2.

Класс станции

Мощность

Базовая станция

Мобильная станция

Носимая станция

Вт

дБм

Вт

дБм

Вт

дБм

1

40

46

30

45

3

35

2

25

44

10

40

1

30

3

15

42

3

35

-

-

4

10

40

1

30

-

-

5

6,3

38

-

-

-

-

6

4

36

-

-

-

-

7

2,5

34

-

-

-

-

8

1,6

32

-

-

-

-

9

1

30

-

-

-

-

10

0,6

28

-

-

-

-

Стандарт TETRA предусматривает адаптивное дискретное изменение уровня мощности в процессе сеанса связи абонентов. В таблице 2.3 представлены промежуточные значения мощности.

Таблица 2.3.


Номер шага

Мощность, дБм

1

45

2

40

3

35

4

30

5

25

6

20

7

15

При подстройке мощности радиостанции любого типа меняется от минимального уровня-15 дБм до номинального, определяемого типом и классом радиостанции.

Внеполосные излучения определяются как мощность нежелательных излучений вблизи несущей частоты(в соседних каналах связи). Уровень этих излучений в основном определяются видом модуляции, формой радиоимпулься, линейностью передатчика и другими параметрами.

Заданные стандартом уровни внеполосных излучений приведены в таблице 2.4.

Таблица 2.4.


Частота отстройки, кГц

Относительный уровень, дБ

25

-60

50

-70

75

-70

Представленные значения измерены относительно мощности в сигнале в основном канале с использование полосового фильтра с характеристикой «корень квадратный из приподнятого косинуса» с коэффициентом скругления 0,35. На частотах, не показанных в таблице 2.3 абсолютный уровень внеполосных излучений не должен превышать – 36дБм.

Следует отметить, что сигнал с -DQPSK модуляцией сдержит амплитудную составляющую модуляции, поэтому к линейности передатчика предъявляются повышенные требования, в отличие от передатчиков с ЧМ.

Побочные излучения характеризуют уровень помех, создаваемых передатчиком, вдали от рабочего канала. Данные излучения вызваны, как правило, устройствами формирования сигнала и, в определенной мере, характеризуют качество передатчика. Установленные стандартом нормы на побочные излучения приведены в таблице 2.5, где ближайшая частота приема базовой станции.

Таблица 2.5.


Частота отстройки, кГц

Относительный уровень, дБ

100…250

-75

250…

-80




-100

Интермодуляционные искажения в передатчике могут возникнуть при попадании на эго выход мощный сигналов о других близко расположенных передатчиков. Такая ситуация характерна для базовых станций. Устойчивость передатчика к этим искажениям характеризуется коэффициентом ослабления интермодуляции, который равен отношению мощности передаваемого сигнала к мощности интермодуляционной компоненты.

В передатчиках базовых станций системы TETRA коэффициент ослабления интермодуляции должен не хуже 40д.б при мощности мешающего сигнала на 30дБ ниже выходного и его отстройки на 100 кГц. При больших смещениях коэффициент ослабления интермодуляции должен быть не хуже 70дБ.

Для передатчиков подвижных станций коэффициент ослабленя инермодуляции должен быть не меньше 60 дБ при уровне мощности помехи на 50дБ ниже мощности сигнала.


2.1.5 Основные параметры приемника


Использование цифрового сигнала для передачи речевых сообщений требует иного подхода к определению чувствительности цифровых радиостанций, нежели аналоговых.

Как правило, качество канала связи в цифровых системах характеризуют вероятностью ошибки приема на один бит, то есть отношением количества неправильно принятых бит информации к количеству переданных бит. В отличие от аналогового канала связи, в котором качество речи снижается (приблизительно) пропорционально отношению сигнал/шум, в цифровом канале наблюдается пороговый эффект. Здесь качество речи на значительном интервале отношений сигнал/шум практически остается постоянным, но при достижении порогового значения резко ухудшается. Это свойство поясняет рисунке 2.7.



описание: ависимость качества речи от отношения сигнал/шум.

Рисунок 2.7 - Зависимость качества речи от отношения сигнал/шум.

Пороговый эффект тесно связан с особенностями преобразования речевого сигнала в цифровую форму и обычно характеризует устойчивость алгоритма речепреобразования к ошибкам в канале связи. Таким образом, имеется предельная вероятность ошибки, при которой еще обеспечивается допустимое качество воспроизведения речевого сигнала. Поэтому в цифровых системах связи за чувствительность принимают уровень входного сигнала приемника, при котором обеспечивается предельная вероятность ошибки на бит.

Испытания рекомендуемого в стандарте TETRA речепреобразующего устройства в канале с ошибками показали, что приемлемое качество воспроизведения речи сохраняется до значений предельной вероятности ошибки на бит 4%. Относительно этого значения при различных условиях распространения сигнала задана чувствительность базовой и мобильной радиостанции для речевого канала (TCH/S) (см. таблицу 2.6).

Таблица 2.6


Тип радиостанции

Условия распространения радиосигнала

статические

динамические

Базовая

-115 дБм

-106 дБм

Мобильная

-112 дБм

-103 дБм

Для логических каналов управления важным является обмен командами без искажений, поэтому для таких каналов введено понятие стирания команды (MER), которое характеризует вероятность потери команды. Предельно допустимые значения MER, заданные в стандарте, при различных моделях канала связи представлены в таблицах 2.7 и 2.8 для направления связи сверху вниз и снизу вверх соответственно.

Таблица 2.7



Направление связи сверху вниз

Логический канал

Модель канала

статический

класс А/В



TU50

класс В/А



HT200

класс А


EQ200

класс Е


AACH

28%/38%

11%/10%

17%

16%

BSCH

3%

8%

11%

22%

SCH/F

4,5%/9%

8%

11%

22%

SCH/HD

2,5%/5%

8%

11%

21%

Таблица 2.8

Направление связи сверху вниз

Логический канал

Модель канала

статический

класс А/В



TU50

класс В/А



HT200

класс А


SCH/F

10%

8%/11%

11%

SCH/HU

3%

8%

9,5%

STCH

8%/5%

8%/9%

11%

Следует отметить, что приведенные значения чувствительности радиоприемников соответствуют отношению сигнал/шум на входе демодулятора 10 дБ для статических условий распространения радиосигнала и 19 дБ - для динамических условий, в полосе частот 18 кГц. Теоретически заданным уровням вероятности ошибки соответствуют значения отношения сигнал/шум 8 дБ и 17 дБ для соответствующих условий распространения сигнала. Таким образом, потери при реализации алгоритмов приема сигнала не должны превышать 2 дБ.

В настоящее время для измерения чувствительности аналоговых радиостанций широко используется метод SINAD. При этом чувствительность характеризуют минимальным уровнем сигнала на входе приемника, при котором обеспечивается отношение суммы сигнала с шумом к шуму на выходе акустического тракта приемника (S+N)/N=12 дБ. Измерения проводятся в статических условиях приема.

Прямое сравнение чувствительности цифровых и аналоговых радиостанций затруднено из-за отличия видов модуляции и различного характера искажений принимаемой информации. Поэтому сравнение проведем путем сопоставления отношения сигнал/шум на выходах линейных частей приемников (после фильтра основной селекции) (S/N)ПЧ. при одинаковом качестве приема речевого сообщения. Такой подход позволяет оценить допустимое уменьшение уровня входного сигнала того или иного приемника по отношению к другому. При этом сравнимое качество приема речевого сообщения получается при отношении (S+N)/N=12 дБ на выходе приемной части для аналоговой станции, и при 4% ошибок на входе речепреобразующего устройства - для радиостанции стандарта TETRA. Таким образом, достаточно сравнить отношения (С/Ш)ПЧ, при которых обеспечивается чувствительность радиостанций. Для аналоговых узкополосных FM радиостанций чувствительность обеспечивается при отношении (S/N)ПЧ=8 дБ при полосе канала 25 кГц и (S/N)ПЧ=11 дБ при полосе 12 кГц. Как указывалось ранее для системы TETRA (S/N)ПЧ =10 дБ. Однако, учитывая структуру кадра сигнала TDMA отношение (S/N)ПЧ, приходящееся на абонентский канал, в 4 раза меньше. Таким образом, радиоканал системы TETRA эффективнее аналогового узкополосного FM-канала приблизительно на 6 дБ.

Выделяют требования стандарта к помехоустойчивости приемника радиостанции. Стандарт задает 4 параметра, определяющих помехоустойчивость приемников радиостанций:



  • уровень блокирования;

  • двухсигнальная избирательность;

  • трехсигнальная избирательность;

  • защитное отношение в совмещенном канале.

Первые три параметра характеризуют возможность работы приемника вблизи мощных источников помех. Очевидно, что они наиболее важны для базовых станций, которые весьма часто устанавливают рядом с другими радиостанциями.

Уровень блокирования определяет максимально допустимую мощность помехи, расположенной на побочных каналах приема, при которой еще сохраняется возможность приема сообщения. Данный параметр характеризует динамический диапазон приемника. Задаваемые стандартом значения уровня блокирования приведены в таблице 2.9.

Таблица 2.9





Уровень помехи, дБм

50 - 100

-40

100 - 200

-35

200 - 500

-30

>500

-25

Двухсигнальная избирательность задает максимально допустимую мощность помехи, расположенной на соседних каналах приема, которая не приводит к существенному ухудшению чувствительности приемника. Ее значение должно быть не ниже -45 дБм.

Трехсигнальная избирательность характеризует качество приемника при воздействии на него двух и более помех с определенным соотношением несущих частот относительно частоты настройки. Трехсигнальная избирательность радиоприемника стандарта TETRA должна быть не хуже -47 дБм.

Защитное отношение в совмещенном канале используют при подготовке частотно-территориального плана системы связи. Особенно при построении многозоновой системы, так как оно характеризует допустимый уровень помехи в канале связи. Данный параметр незначительно зависит от качества аппаратуры и определяется, прежде всего, системными параметрами: видом модуляции, кодированием и др. В рассматриваемой системе связи с учетом динамических условий распространения радиоволн защитное отношение не хуже 19 дБ.

Номинальный уровень сигнала, для которого специфицированы параметры радиоприемника, равен -85 дБм. Параметры радиоприемника должны сохранять свое значение при увеличении входного сигнала до -45 дБм при динамических условиях распространения сигнала и до -20 дБм при статических.

Стандарты аналоговых узкополосных ЧМ систем задают значение защитного отношения в совмещенном канале 8 дБ для полосы частот 25 кГц и 12 дБ для полосы 12,5 кГц при статических условиях распространения сигнала и отношении (S/N)SINAD=14 дБ. Для динамических условий необходимо ввести запас 10 дБ на флуктуации поля. В этом случае защитное отношение в аналоговой системе составит 18 дБ, что сравнимо с аналогичным в системе TETRA.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   14




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница