Прямое расширение спектра.

Модуляция с расширенным спектром.

Способы модуляции с расширенном спектром, в отличие от узкополосных методов модуляции, позволяют существенно повысить спектральную эффективность системы при одновременном использовании широкополосного (шумоподобного) сигнала (ШПС) многими абонентами. Кроме того, ШПС успешно борется со станционными помехами, многолучевостью сигнала и нет необходимости решать проблему распределения частот.

Сигналы с расширенным спектром являются псевдослучайными сигналами со свойствами случайного шума, хотя и могут формироваться по детерминированным законам. Обычно форма ШПС определяется расширяющей модулирующей псевдослучайной цифровой бинарной кодовой последовательностью (ЦКП) с элементами 0 и 1. Часто используемый способ формирования псевдослучайных сигналов можно описать равенством:

(4.23)

где a_k , k = 0,1,2….(N-1) - символы ЦКП 0 или 1;

(2 a_k-1) - коэффициенты, принимающие значение +1 или -1;

q(t)-функция, определяющая форму элементарного символа длительностью τ₀ псевдослучайного сигнала r(t).

T_ПСП = N τ₀ - длительность сигнала r(t).

Качество ШПС определяется его автокорреляционной (АКФ) и взаимокорреляционной (ВКФ) функциями, а также периодом N ПСП. Например, для систем стандарта IS-95(США) период М-ПСП идентификации абонентов N =(2⁴²-1) и при τ₀≈0,814 мкс составляет 978 часов. Рассмотрим методы расширения спектра.

В системах с ШПС, в отличие от узкополосных, ширина спектра модулирующего сигнала не связана жестко со скоростью передачи информации. Прямое расширение спектра осуществляется путем перемножения информационного сигнала u_инф.(t) на псевдослучайный сигнал r(t), формируемый из ЦКП в течение всего сеанса связи.

В результате модулирующий сигнал равен

u(t)=u_инф.(t) r(t).

Далее радиосигнал формируется так, как это было описано ранее для каждого способа модуляции, например, для ФМ-2 радиосигнал формируется согласно выражению:

Структурная схема модулятора ФМ-2 сигнала с расширенным спектром представлена на рис.4.17.

Рис.4.17. Схема модулятора ФМ-2 сигнала с прямым расширением спектра.

Если информационные и расширяющие импульсы прямоугольные, то Т_с/τ₀=В называют коэффициентом расширения спектра или базой ШПС. Часто для В используют другое выражение через соотношение полос В=∆F_шпс/∆F_инф.

Недостатком ШПС с прямым расширением спектра является требование высокой точности синхронизации по времени ПСП. Погрешность не должна превышать единицы процентов от τ₀, что ограничивает уменьшение длительности τ₀ и, как следствие, возможности расширения полосы ШПС до 10÷20 МГц.