ответыГЭ. Понятие информационная система (ИС). Основные направления развития ис. Эффективность ис. Структура программного обеспечения ис. Структура приложений ис. Структура хранения информации в ис
 Скачать 4.22 Mb.
|
|
Сильной стороной стандарта APCO 25 является то, что он предусматривает возможность работы в любом из стандартных диапазонов частот используемых системами подвижной радиосвязи: 138 – 174, 406 – 512 или 746 – 869 МГц. Системы связи стандарта делятся на несколько поколений (фаз) для поэтапного и плавного перехода от устаревших аналоговых систем к цифровым. В Фазе I стандартный шаг сетки частот составляет 12,5 кГц, для Фазы II - 6,25 кГц. При этом при полосе 12,5 кГц осуществляется четырехпозиционная частотная модуляция по методу C4FM со скоростью 4800 символов в секунду, а при полосе 6,25 кГц – четырехпозиционная фазовая модуляция со сглаживанием фазы по методу CQPSK. Сочетание указанных методов модуляции позволяет использовать на разных Фазах одинаковые приемники, дополняемые различными усилителями мощности (для Фазы I - простые усилители с высоким КПД, для Фазы II - усилители с высокой линейностью и ограниченной шириной излучаемого спектра). При этом демодулятор может осуществлять обработку сигналов по любому из методов. Bluetooth Технология Bluetooth позволяет осуществлять передачу данных и голоса по радиоканалу на небольшие расстояния (10-100 м) в нелицензируемом диапазоне частот 2.4 – 2.48 ГГц и соединять ПК, мобильные телефоны и другие устройства при отсутствии прямой видимости. Технология Вluetooth предполагает два вида связи: синхронную - SCO (Synchronous Connection Oriented) и асинхронную - ACL (Аsynchronous Connectionless). Первый вид, SCO, рассчитан на установление симметричного соединения "точка - точка" и служит преимущественно для передачи речевых сообщений. Скорость передачи информации SCO равна 64 Кит/с. Второй, ACL, предназначен для пакетной передачи данных. Он поддерживает симметричные и асимметричные соединения типа "точка - много точек". Скорость передачи пакетной информации при ACL cоставляет порядка 721 Кбит/с. Основополагающим принципом построения систем Bluetooth является использование метода расширения спектра при скачкообразном изменении частоты (FHSS - Frequency Hop Spread Spectrum). Весь выделенный для Bluetooth-радиосвязи частотный диапазон 2,402-2,480 ГГц разбит на N частотных каналов. Полоса каждого канала 1 МГц, разнос каналов – 140-175 кГц. Для кодирования пакетной информации используется частотная манипуляция. Структурная схема пакета Bluetooth приведена на рисунке. Информация, передаваемая с помощью Bluetooth, разбивается на пакеты. Каждый из них имеет код доступа (72 бита), заголовок (54 бита) и поле с передаваемой информацией (0—2745 битов). Код доступа идентифицирует пакеты, принадлежащие одной пикосети. С его помощью также осуществляются синхронизация и процедуры запросов. Он включает преамбулу (4 бита), слово синхронизации (64 бита), трейлер (4 бита). Заголовок управляет связью и состоит из шести полей: AMADDR — 3-битный адрес активного элемента; TYPE — 4-битный код типа данных; FLOW — 1 бит управления потоком данных, определяющий готовность устройств к приему данных; ARQN — 1 бит подтверждения правильности приема; SEQN — 1 бит для определения последовательности пакетов; НЕС — 8-битная контрольная сумма.  IEEE 802.11 (Wi-Fi) Беспроводные локальные компьютерные сети, или сети Wi-Fi, или иначе сети стандарта IEEE 802.11 приобретают всё большую популярность. Основными диапазонами Wi-Fi считаются 2.4 ГГц (2412 МГц-2472 МГц) и 5 ГГц (5160-5825 МГц). Стандарт IEEE 802.11, разработка которого была завершена в 1997г., является базовым стандартом и определяет протоколы, необходимы для организации беспроводных локальных сетей (WLAN). Основные из них – протокол управления доступом к среде MAC (Medium Access Control – нижний подуровень канального уровня) и протокол PHY передачи сигналов в физической среде. В качестве последней допускается использование радиоволн и инфракрасного излучения. С выпуском каждого нового стандарта, к 802.11 добавлялась буква, например, 802.11a/b/n и т.д. На сегодняшний день насчитывается несколько десятков разновидностей стандартов Wi-Fi. Большинство обычных клиентских маршрутизаторов и бытовых Wi-Fi-устройств работает в двух частотных диапазонах: 2,4 ГГц (802.11 b/g/n) и 5 ГГц (802.11 a/n/ac). Диапазон 2.4 ГГц В диапазоне 2,4 ГГц стандартами определено 14 каналов. Некоторые из них могут быть недоступны в ряде стран (например, 14 канал разрешен для использования только в Японии). Каналы с номерами 1, 6 и 11 считаются полностью не пересекающимися по частотам и называются, как ни странно, "непересекающимися". Каждый канал занимает ширину в 20 МГц. В некоторых случаях, стандартами разрешено использовать ширину канала равную 40 МГц. Номера каналов и их центральные частоты приведены на рисунке. Использование непересекающихся каналов удобно в том случае, когда требуется организовать равномерное радиопокрытие таким образом, чтобы рядом расположенное оборудование не мешало друг другу, увеличивая тем самым стабильность и качество связи.  Одним из недостатков диапазона 2,4 ГГц является его высокая загруженность и малое количество каналов. Помехи для Wi-Fi-сети могут создавать не только другие Wi-Fi-устройства и точки доступа, но и Bluetooth-устройства, работающие в этом же частотном диапазоне. Даже обычная бытовая СВЧ-печь способна очень сильно влиять на качество соединения в диапазоне 2,4 ГГц. Для минимизации взаимных влияний мощность Wi-Fi-передатчиков строго ограничена и регламентирована. Использование мощного передатчика требует получения разрешения в радиочастотном центре. Более перспективным, с точки зрения меньшей загруженности и наличия большего числа каналов, является частотный диапазон 5 ГГц. Диапазон 5 ГГц В частотном диапазоне 5 ГГц доступно 23 неперекрывающихся канала по 20 МГц. Можно даже отметить, что 5-гигагерцовый диапазон состоит только из неперекрывающихся каналов, так как на такой частоте перекрытие создает существенные коллизии. Здесь уже можно использовать не только ширину 20/40 МГц, но и каналы шириной в 80 МГц (основной + вспомогательный).  6. Требования стандартов на параметры передатчика (ошибка установления частоты, мощность несущей, эффективная излученная мощность, побочное радиоизлучение, подавление интермодуляционных излучений, время включения, переходные характеристики) В России основным документом, устанавливающим параметры электромагнитной совместимости для радиостанций мобильной связи, является ГОСТ 12252-86 "Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы", регламентирующий основные радиотехнические параметры передатчиков и приемников и методы измерения этих параметров. ГОСТ 12252-86 регламентирует параметры только аналоговых радиостанций, цифровые радиостанции не могут быть полностью описаны в терминах этого документа. Поэтому практически при измерениях параметров цифровых радиостанций руководствуются требованиями технических условий, согласованных с заказчиком, или требованиями стандарта ETS 300 113 для цифровых радиостанций, разработанного Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (European Telecommunications Standards Institute - ETSI) и опубликованного в 1996 г. "Радиоэлектронное оборудование и мобильные наземные системы связи; технические характеристики и условия измерения параметров радиоэлектронного оборудования, предназначенного для передачи по эфиру аналоговой и цифровой информации". Ошибка установки частоты (Frequency error) есть разница между измеренной частотой передатчика в отсутствие модуляции и номинальной частотой передатчика. Допустимая ошибка установления частоты в соответствии со стандартом ETS 300 113 в нормальных и предельно допустимых условиях находится в диапазоне 1 - 2 кГц. Согласно ГОСТ 12252-86 допустимая нестабильность частоты передатчика в нормальных условиях определяется в миллионных долях (ppm) от величины несущей частоты, и находится в диапазоне 3 - 10 ppm. В УКВ диапазоне до частоты примерно 500 МГц требования обоих стандартов почти совпадают. Мощность несущей (на нагрузке) (Carrier power (conducted)) есть средняя мощность на антенном выходе в отсутствие модуляции. По стандарту ETS 300 113 максимальная величина мощности передатчика определяется частным техническим заданием или иными нормативными документами. Если в технических условиях на изделие предусмотрена регулировка мощности, то управление мощностью не должно быть доступно пользователю. Стабильность мощности несущей (на нагрузке) должна быть в диапазоне ±1,5 дБ при нормальных условиях и +2 … –3 дБ при всех дестабилизирующих факторах. ГОСТ 12252-86 устанавливает четыре градации допустимой мощности радиостанции в зависимости от класса аппаратуры: ∙стационарная (базовая) - не более 60 Вт; ∙автомобильная (мобильная) - не более 20 Вт; ∙носимая (абонентская) - не более 2 Вт; ∙портативная - не более 0,5 Вт. Измерения мощности несущей производятся прибором с тепловой измерительной головкой или с помощью высокочастотного вольтметра на стандартной нагрузке (50 или 75 Ом). В обоих случаях для правильного измерения мощности необходимо полное согласование выходного импеданса передатчика с входным сопротивлением измерителя мощности или нагрузки. Стандарты, использующие временное разделение каналов (TDMA), требуют более сложной методики измерения мощности, так как средняя величина мощности, измеренная ваттметром с тепловой головкой, будет просто зависеть от скважности посылок во фрейме. В стандартах GSM и TETRA для определения мощности требуется линейное (когерентное) детектирование тестового сигнала и измерение амплитуды низкочастотной огибающей радиоимпульса в течение символьного интервала. Эффективная излученная мощность (Effective radiated power) определяется как мощность в отсутствие модуляции, излученная в направлении максимума напряженности поля. По стандарту ETS 300 113 излученная мощность нормируется только для оборудования, не имеющего стандартного выходного разъема 50 Ом, и измеряется только в нормальных условиях. Измерение эффективной излученной мощности производится в безэховой камере или в установке стандартного поля. В первом случае датчики мощности, расположенные по поверхности безэховой камеры, непосредственно определяют величину излученной мощности в направлении максимума антенны передатчика. Во втором случае максимальная излученная мощность вычисляется по величине наведенной ЭДС в антенне передатчика от стандартного поля при различных положениях антенны передатчика. Побочное радиоизлучение (Spurious emission) есть излучение на всех частотах, за исключением несущей частоты и частот, связанных с нормальной модуляцией. В соответствии со стандартом ETS 300 113 побочное (паразитное) излучение передатчика не должно превышать 250 нВт в режиме передачи и 2 нВт в режиме приема. В соответствии со стандартом ГОСТ 12252-86 требования по побочным излучениям совпадают с требованиями по излучению в соседнем канале. В соответствии с ГОСТ 12252-86 допустимая мощность в соседнем канале для радиостанций с выходной мощностью менее 25 Вт не должна превышать 2,5 мкВт, для радиостанций с большей выходной мощностью не должна превышать –70 дБ относительно мощности несущей на нагрузке. Подавление интермодуляционных излучений (Intermodulation emission) определяется как способность передатчика подавлять возникновение сигналов на нелинейных элементах выходных каскадов передатчика, вызываемых присутствием сторонних сигналов, попадающих в передатчик через антенну. По требованиям стандарта ETS 300 113 измерения этого параметра проводятся только для базовых радиостанций. Минимально допустимое подавление интермодуляционных частот должно быть не менее 40 дБ относительно мощности на несущей частоте. При использовании более чем одного передатчика в базовом радиоузле требования электромагнитной совместимости распространяются до 70 дБ подавления всех интермодуляционных частот. Измерение комбинационных составляющих производится с помощью анализатора спектра в непосредственной близости от несущей частоты передатчика по методике измерения мощности с соседнем канале. Время включения передатчика (Transmitter attack time) по требованиям стандарта ETS 300 113 не должно превышать 25 мс и определяется как время между поступлением команды "Вкл. ПРД" и максимальной величиной из двух следующих моментов: ∙выходная мощность передатчика достигает уровня +1,5 … –1 дБ относительно номинальной мощности и далее остается в этом диапазоне; ∙частота несущей устанавливается с точностью ±1 кГц относительно номинального значения и далее остается в этом диапазоне. Время выключения передатчика (Transmitter release time) по требованиям стандарта ETS 300 113 не должно превышать 20 мс и определяется как время между поступлением команды "Выкл. ПРД" и моментом, когда выходная мощность передатчика уменьшается на 50 дБ ниже номинальной мощности и далее остается ниже указанного уровня. Переходная характеристика передатчика (Transient behaviour of the transmitter) по стандарту ETS 300 113 определяется как временная зависимость выходной частоты и мощности передатчика в моменты включения и выключения ВЧ мощности передатчика. В любой момент времени, когда мощность передатчика превышает величину (Pc − 30) дБ ( Pc – номинальная мощность передатчика), отклонение частоты несущей от номинального значения не должно превышать половины ширина канала. В любой момент времени, когда мощность передатчика находится в пределах от (Pc − 30) дБ до (Pc − 6) дБ, знак изменения мощности должен сохраняться (мощность только уменьшается в режиме выключения или только увеличивается в режиме включения). Типовые временные зависимости выходной мощности и рабочей частоты передатчика при включении показаны на рис.9.1. Момент поступления команды на включение передатчика обозначен t0 , время включения Ton .  В любой момент времени включения или выключения мощность передатчика в соседнем канале не должна превышать величины: ∙ –60 дБ от номинальной мощности на нагрузке (или менее 2 мкВт) при частотном разносе каналов 25 кГц; ∙ –50 дБ от номинальной мощности на нагрузке (или менее 2 мкВт) при частотном разносе каналов 12,5 кГц. В соответствии с определением времени включения передатчика переходной процесс заканчивается, когда мощность на выходе передатчика находится в диапазоне +1,5 … –1 дБ, а отклонение выходной частоты от номинального значения не превышает 1 кГц. 7. Реализация требований стандартов на параметры передатчика Методы обеспечения требований стандартов передатчика в значительной степени зависят от функциональной схемы передатчика, которая определяется методом модуляции несущей частоты. С этой точки зрения можно выделить две основные группы схем передатчиков: с модуляцией на промежуточной частоте с последующим переносом модулированного сигнала на несущую частоту (рис.9.2) и с непосредственной модуляцией несущей частоты (рис.9.3). В любом случае передатчик должен обеспечивать выполнение требований стандартов, указанных в разделе 9.1. Стабильность несущей частоты передатчика - определяется стабильностью опорного генератора в синтезаторе частоты. В зависимости от класса аппаратуры и диапазона частот используются термостабилизированные или термокомпенсированные кварцевые автогенераторы (глава 5). Распределение мощности в рабочем и соседнем канале - определяется параметрами формирующего baseband фильтра. При использовании амплитудной или фазовой модуляции спектр модулированного сигнала непосредственно переносится на несущую частоту. Следовательно, спектральная плотность мощности модулированной несущей в рабочем и соседнем каналах непосредственно зависит от распределения мощности модулирующего сигнала. При частотной модуляции такого прямого соответствия нет. Не только спектральная плотность мощности модулирующего сигнала, но и величина девиации частоты влияет на распределение мощности в рабочем и соседнем каналах. В любом случае эти параметры могут быть получены в результате расчетов с учетом характеристик использованных микросхем. Побочное излучение - определяется всеми нелинейными элементами радиопередатчика. Конкретно для схемы на рис.9.2 побочные спектральные составляющие генерируются смесителем, синтезатором частоты и усилителем мощности. Комбинационные частоты на выходе смесителя определяются формулой (5.38). Подавление этих частот осуществляется реализацией правильного режима работы смесителя и полосовым фильтром после смесителя. Комбинационные частоты на выходе синтезатора частоты появляются в непосредственной близости от несущей частоты с шагом, равным частоте сравнения фазового детектора. Подавление этих частот обеспечивается ФНЧ, установленным в петле ФАПЧ синтезатора. Комбинационные частоты, генерируемые нелинейным усилителем мощности, кратны рабочей частоте передатчика. Подавление этих частот осуществляется ФНЧ, установленным на выходе усилителя мощности. Девиация частоты в схеме на рис.9.2 практически постоянна, так как квадратурные модуляторы обеспечивают стабильность девиации с точностью до стабильности тактовой частоты цифрового модулирующего сигнала. В схеме на рис.9.3 реализуется по существу аналоговый способ модуляции путем изменения частоты управляемого напряжением генератора (ГУН). В настоящее время не существует каких-либо специальных микросхем, которые бы обеспечивали стабильность величины девиации ГУН во всем частотном диапазоне работы радиостанции. Поэтому схема на рис.9.3 применяется только для относительно узкополосных радиостанций с низкими требованиями по стабильности величины девиации. Временные характеристики передатчика (время включения и выключения) - определяются главным образом скоростью переключения синтезатора частоты. Существующие микросхемы синтезаторов позволяют получить время переключения синтезатора порядка нескольких миллисекунд. Все остальные активные компоненты радиотракта достаточно широкополосны и не вносят заметного вклада в длительность переходного процесса. Однако влияние фильтров (особенно полосовых фильтров на выходе смесителя) уже может быть существенным. Переходная характеристика передатчика - задается схемой управления мощностью передатчика путем правильного изменения управляющего напряжения на усилителе мощности. Другими словами, выключение (включение) передатчика осуществляется не путем ступенчатого снятия (подачи) питания на усилитель мощности, а плавным изменением управляющего напряжения, в соответствии с которым изменяется и выходная мощность передатчика. Стабильность несущей частоты в процессе включения (выключения) обеспечивается опережающей (задержанной) командой на переустановку частоты синтезатора по сравнению с командой включения (выключения) передатчика.   8. Требования стандартов на параметры приемника (максимальная чувствительность, величина ошибок при большом входном сигнале, подавление внутриканальной помехи, избирательность по соседнему каналу, интермодуляционная избирательность, побочное излучение). Максимальная чувствительность приемника на нагрузке (Maximum usable sensitivity, conducted) по стандарту ETS 300 113 есть минимальный уровень ЭДС тестового модулированного ВЧ сигнала на входе приемника, который после демодуляции обеспечивает заданный уровень ошибок приема данных. Максимальная чувствительность не должна превышать уровень +3 дБмкВ при нормальных условиях эксплуатации. Измерение чувствительности производится путем подачи на вход приемника модулированного ВЧ сигнала от специального измерительного генератора с очень низким уровнем шумов. ВЧ сигнал в генераторе модулируется тестовой цифровой последовательностью. Как правило, длина тестовой последовательности составляет не менее 1000 символов. Вычисление уровня ошибок производится путем сравнения исходной и демодулированной тестовых цифровых последовательностей. В стандарте ГОСТ 12252-86 чувствительность определена как уровень модулированного сигнала на входе приемника, который обеспечивает соотношение сигнал/шум 12 дБ на выходе детектора. В зависимости от режима работы (симплексный, дуплексный) и диапазона частот предельная чувствительность приемника устанавливается стандартом в пределах 0,6 … 1 мкВ. Уровень ошибок при большом входном сигнале определяется как максимально допустимая величина BER, когда уровень входного сигнала значительно превышает максимально допустимую чувствительность. Фактически этот параметр определяет динамический диапазон приемника. Очень высокий уровень входного сигнала приводит к нелинейным эффектам во входных цепях приемника, что искажает информацию и повышает собственный коэффициент шума приемника. Современные стандарты требуют реализации динамического диапазона приемника (сохранение допустимого уровня ошибок) порядка 100 дБ по отношению к чувствительности приемника. Это очень высокий, но совершенно необходимый уровень требований. В условиях города, где эфир насыщен самыми различными средствами радиосвязи и помех, низкий динамический диапазон делает приемник практически неработоспособным. Подавление внутриканальной помехи (Co-channel rejection) по стандарту ETS 300 113 есть способность приемника принимать полезный модулированный сигнал без превышения допустимого уровня достоверности приема в условиях присутствия мешающего модулированного сигнала, причем оба сигнала принимаются на номинальной рабочей частоте приемника. Подавление внутриканальной помехи измеряется в децибелах как отношение эффективного значения амплитуды мешающего сигнала к максимальной чувствительности приемника 3 дБмкВ. Величина подавления внутриканальной помехи должна быть в диапазоне –8 ÷ 0 дБ. Измерение параметра производится путем подачи на вход приемника одновременно двух сигналов (мешающего и полезного), причем уровень полезного сигнала на 3 дБ превышает максимальную чувствительность приемника. Уровень мешающего сигнала увеличивается до тех пор, пока не будет достигнут заданный уровень ошибок приема данных BER. Избирательность по соседнему каналу (Adjacent channel selectivity) по стандарту ETS 300 113 есть способность приемника принимать полезный модулированный сигнал без превышения допустимого уровня достоверности приема в условиях присутствия мешающего сигнала на частоте соседнего частотного канала. Избирательность по соседнему каналу измеряется в децибелах как отношение эффективного значения амплитуды мешающего сигнала к максимальной чувствительности приемника 3 дБмкВ. Избирательность по соседнему каналу при нормальных условиях не должна быть меньше, чем 60 дБ. Измерение избирательности по соседнему каналу производится с помощью двух генераторов точно так же, как и измерение подавления соканальной помехи, при условии, что частота мешающего сигнала равна частоте соседнего канала. По ГОСТ 12252-86 избирательность приемника по соседнему каналу должна быть не менее 80 дБ на частотах до 160 МГц и не менее 75 дБ для более высоких частот. Следует отметить, что повышенные требования по ГОСТ реально не означают более высоких требований к аппаратуре. Определение избирательности по соседнему каналу, приведенное в настоящем разделе, относит величину мешающего сигнала, в соответствии с требованиями стандарта ETS 300 113, к максимально допустимой чувствительности приемника, в то время как ГОСТ определяет избирательность по соседнему каналу как отношение величины мешающего сигнала к предельной чувствительности приемника. Очевидно, что величина предельной чувствительности приемника всегда меньше максимальной, следовательно, и избирательность по соседнему каналу, вычисленная по методике ГОСТ, всегда выше соответствующего параметра, рассчитанного по методике ETSI. Интермодуляционная избирательность (Intermodulation response rejection) по стандарту ETS 300 113 есть способность приемника принимать полезный модулированный сигнал без превышения допустимого уровня достоверности приема в условиях присутствия двух или более мешающих сигналов на частотах, расположенных выше или ниже рабочей частоты на 50 и 100 кГц. Интермодуляционная избирательность измеряется в децибелах как отношение величины мешающих сигналов к максимальной чувствительности приемника. Интермодуляционная избирательность не должна быть меньше 70 дБ для базовых радиостанций и 65 дБ для мобильных и персональных радиостанций. По требованиям ГОСТ 12252-86 интермодуляционная избирательность должна быть не менее 70 дБ для базовых радиостанций и не менее 65 дБ для носимых (портативных) радиостанций. Как и для параметра избирательности по соседнему каналу, определения интермодуляционной избирательности по ГОСТ и ETS различаются отношением уровня мешающих сигналов к максимальной или предельной чувствительности приемника. Измерение интермодуляционной избирательности производится с помощью трех измерительных генераторов. С выхода первого генератора на вход приемника поступает сигнал с рабочей частотой, модулированный тестовой цифровой последовательностью. Два других генератора не модулируются и настраиваются на частоты, для которых комбинационная составляющая равна рабочей частоте:
где f1 - рабочая частота; f2, f3 - комбинационные частоты. Перечень частот, на которых производится проверка интермодуляционной избирательности, обычно указывается заказчиком и фиксируется в технических условиях на изделие. Побочное излучение (Spurious emission) по стандарту EТS 300 113 есть излучение внутренних узлов приемника непосредственно или через антенну. Побочное излучение измеряется как мощность на антенном разъеме (мощность на нагрузке) и как излученная мощность (по полю). Максимально допустимый уровень побочного излучения не должен превышать 2 нВт. В ГОСТ 12252-86 определена только допустимая мощность излучения гетеродина приемника на антенном выходе (не более 2 нВт). 9. Реализация требований стандартов на параметры приемника Функциональная схема приемника (см. рис.7.1) включает в себя высокочастотный канал, канал промежуточной частоты и детектор. В отличие от передатчиков супергетеродинная схема приемника (с однократным или двукратным преобразованием частоты) является типовой для практически всех радиоприемников вне зависимости от вида модуляции и типа модулирующего сигнала. Эти три основные части приемника должны обеспечивать параметры электромагнитной совместимости, перечисленные в разделе 9.2. Реальная чувствительность и избирательность приемника определяются как линейной частью приемника (МШУ, смеситель, полосовые фильтры), так и свойствами детектора, видом модуляции и последетекторной обработки информационного сигнала. Влияние элементов линейной части приемника, например полосовых фильтров, на избирательность приемника очевидно: чем больше подавление за полосой пропускания входного высокочастотного фильтра, тем более высокий уровень мешающего сигнала допустим для данного приемника. Влияние типа детектора следует непосредственно из определения чувствительности и избирательности приемника по критерию достоверности приема информации. Очевидно, что при прочих равных условиях приемники АМ и ФМ сигналов имеют разную чувствительность, так как включают в себя разные типы детекторов и различные алгоритмы последетекторной обработки информации. Огромное количество алгоритмов последетекторной обработки сигналов и типов детекторов исключает возможность непосредственного использования их характеристических параметров для вычисления чувствительности или избирательности. Поэтому вся детекторная часть приемника и последетекторная обработка информации описываются одним интегральным параметром: минимальным соотношением сигнал/шум на входе детектора, при котором достигается заданная достоверность приема информации. Тем самым реально параметры чувствительности и избирательности приемника характеризуют качество исключительно линейной части приемника. Чувствительность приемника - определяется по известной формуле:
где S - чувствительность приемника, Вт; k = 1,38·10–28 - постоянная Больцмана, Дж/град; T – абсолютная температура, К; NΣ - коэффициент шума линейной части приемника, отн.ед.; SNR - требуемое соотношение сигнал/шум на входе детектора, отн.ед. Общепринято чувствительность приемника определять в логарифмических единицах (дБм) при нормальной температуре (300 К). В этом случае формула (9.4) преобразуется к следующему виду: SдБм = -144 +10log(BkHz ) + NΣ + SNR. Очевидно, что требуемое соотношение сигнал/шум SNR на входе детектора и полоса пропускания приемника BkHz определяются видом модуляции и типом модулирующего сигнала. При проектировании приемника эти параметры можно считать заданными, так как выбор модуляции определяется на стадии разработки проекта всей системы радиосвязи. Следовательно, линейной частью приемника определяется коэффициент шума линейной части приемника NΣ и (в небольшой части) полоса пропускания BkHz , которая задается фильтром промежуточной частоты. Коэффициент шума линейной части приемника вычисляется по известной формуле:  где N j - коэффициент шума j-го каскада; Gj – коэффициент усиления j-го каскада. Из формулы (9.6) следует, что самое большое влияние на суммарный коэффициент шума оказывает коэффициент шума и коэффициент усиления первого каскада. Если первым каскадом приемника является малошумящий усилитель с типовыми значениями коэффициента шума 1 дБ и коэффициента усиления 10 дБ, то суммарный коэффициент шума линейной части приемника будет примерно равен 1 дБ, влияние всех последующих каскадов приемника пренебрежительно мало. К сожалению, в условиях огромной плотности радиоизлучения в УКВ диапазоне невозможно непосредственно подключить антенну к входу МШУ. Только предварительная фильтрация мощных сторонних сигналов позволит реализовать предельно возможную чувствительность приемника. Коэффициент передачи любого пассивного фильтра меньше единицы, а коэффициент шума равен коэффициенту передачи. Из формулы (9.6) следует, что в этом случае суммарный коэффициент шума существенно возрастает и при типовом значении величины потерь во входном фильтре порядка 1,5 - 2 дБ, становится равным примерно 3 - 4 дБ. Избирательность приемника по соседнему каналу - определяется полосовым фильтром промежуточной частоты, расположенным после смесителя. Кварцевые фильтры имеют предельно узкие полосы пропускания (до 10 кГц). С уменьшением полосы фильтра увеличивается подавление сигналов на соседней рабочей частоте и повышается чувствительность приемника (9.4). Однако в любом случае фильтр должен быть достаточно широкополосным, чтобы не искажался спектр модулированного сигнала. Входные фильтры высокой частоты значительно более широкополосны и не оказывают влияния на избирательность приемника по соседнему каналу. Избирательность приемника по побочным каналам приема - определяется только входным высокочастотным фильтром. Очевидно, что фильтр промежуточной частоты не оказывает влияния на этот параметр, так как побочные каналы приема характеризуются тем, что продукты их преобразования в смесителе попадают в рабочую полосу фильтра промежуточной частоты. Интермодуляционная избирательность приемника - определяется в основном динамическим диапазоном МШУ (степенью его линейности). В самом деле, при наличии на входе МШУ двух мощных сторонних сигналов (каждый из которых находится вне рабочего диапазона частот приемника) на нелинейности МШУ возникают комбинационные составляющие, часть из которых может оказаться в рабочей полосе частот приемника. Чем выше линейность МШУ, тем меньше амплитуда комбинационных составляющих. Лучшие МШУ обеспечивают нормальную работу приемника при динамическом диапазоне входного сигнала до 110 дБ и мешающих сигналов до 90 дБ. Кроме величины динамического диапазона МШУ, на интермодуляционную избирательность приемника оказывает влияние и величина спектральной плотности шума гетеродина. Увеличение спектральной плотности шума приводит к эквивалентному увеличению мощности гетеродина на частотах, не совпадающих с промежуточной частотой и соответственно к увеличению количества и мощности комбинационных частот, попадающих в полосу пропускания фильтров промежуточной частоты приемника. Динамический диапазон приемника - в целом оценивается по уровню ошибок при большом входном сигнале. Величина динамического диапазона определяется всеми активными элементами линейной части приемника: чем выше линейность каждого элемента, тем выше динамический диапазон приемника в целом. Степень линейности каждого отдельного активного элемента характеризуется величиной мощности в точке перегиба характеристики его коэффициента передачи по комбинациям третьего порядка IP3 или просто параметром IP3 . Этот параметр определяется как величина входной мощности двухтонового сигнала, при которой комбинационные составляющие третьего порядка на выходе нелинейного устройства равны основному сигналу на выходе этого же устройства. Другими словами, параметр IP3 характеризует степень нелинейности с точки зрения генерации новых комбинационных составляющих. При последовательном соединении нескольких активных элементов суммарное значение параметра IP3 определяется по следующей формуле:  где (IP3)i - значение IP3 i-го элемента; (A1)i – коэффициент передачи i-го элемента. Как следует из уравнения (9.7), максимальное влияние на суммарный коэффициент IP3 оказывает последний элемент, если все предыдущие элементы имеют коэффициент усиления A1 больше единицы. И наоборот, максимальное влияние на суммарный коэффициент IP3 оказывает первый элемент, если все последующие элементы имеют коэффициент усиления A1 меньше единицы.  10. Разделение каналов связи: частотное, временное, пространственное, кодовое (методы DSSS, FHSS), совмещенное Есть радиотехническая система (РТС) включающая в себя множество устройств и между этими устройствами необходимо выполнять обмен информацией, необходимо разделять каналы. Для примера рассмотрим сотовую связь. Есть базовая станция (БС) и множество абонентских устройств. Между БС и мобильными телефонами образуется канал, сколько мобильных устройств столько и каналов. Задача — организовать разделение каналов таким образом, чтобы работа одного устройства, не создавала помех для другого устройства. Способы разделения каналов: временное разделение каналов (TDMA); частотное разделение каналов (FDMA); кодовое разделение каналов (CDMA); комбинированные. Временное разделение каналов (TDMA) При временном разделении каналов информация от каждого абонента делится на пакеты (блоки), и пакеты от разных абонентов передаются по очереди. Передача осуществляется на одной частоте. На примере представлено, информацию передают 3 абонента. Сначала Абонент 1 передал информацию, потом он закончил и сделал паузу, потом 2 и 3 и так далее. То время, которое выделяется каждому абоненту, называется временной слот (time slot). А тот временной отрезок, который выделяется для всех абонентов называется кадром. В течении кадра все абоненты передали свои пакеты и когда начнется следующий кадр все начнется заново. Соответственно, сколько временных слотов в кадре столько абонентов и могут передавать информацию.  Частотное разделение каналов FDMA Если при временном разделении каналов все абоненты вели передачу на одной частоте, в случае частотного разделения каналов, все абоненты передают информацию на разных частотах. С точки зрения исторического процесса развития радиотехнических систем, частотное разделение каналов — это самый первый способ разделения каналов. Каждому устройству необходимо задать разные частоты и тогда они не будут создавать помех друг для друга. Но так как они передают информацию на разных частотах, следовательно могут работать одновременно.  Количество частот определяют ёмкость системы, т.е. сколько абонентов могут передавать информацию одновременно. Комбинация FDMA и TDMA Часто используется комбинация FDMA и TDMA, т.к. это обеспечивает большее количество каналов.  Представлен пример для комбинированного частотного и временного разделения каналов. Если говорим о GSM то там, на 1 несущую приходится 8 таймслотов, соответственно, если выделена одна частота, одновременно могут разговаривать не более 8 абонентов. Для увеличения ёмкости системы требуется увеличение количества несущих. В примере ёмкость системы увеличена до 9 абонентов, 9 человек могут одновременно вести переговоры по 3 абонента на каждой частоте и по 3 таймслота в каждом кадре. |