Лекции по Широкополосным сигналам и системам   

5. Роль широкополосных сигналов в системах с множественным доступом

5.1 Многоабонентские системы и проблема множественного доступа.

            Многие современные беспроводные системы относятся к категории многопользовательских. В многопользовательской (многоабонентской) системе в пределах общего частотно-временного ресурса организуется множество линий связи, так что любому индивидуальному абоненту предоставляется право передавать или принимать свою собственную информацию параллельно с другими пользователями и независимо от них. При проектировании любой многопользовательской системы принципиальным моментом является обеспечение множественного доступа, т.е. возможности предоставления канала связи для одновременной работы многих абонентов. Реализация принципа множественного доступа связана с присвоением каждому потребителю присущего только ему сигнала (сигнатуры), посредством которого и осуществляется его идентификация. Очевидно, что выбор ансамбля сигнатур следует осуществлять тщательным образом, с тем чтобы, насколько это возможно, минимизировать взаимное влияние абонентов.

            Для формализации задачи предположим, что данные -го пользователя образуют последовательность ), где  означает -й символ потока данных -го пользователя. Данная последовательность тем или иным способом модулирует специфический сигнал -го пользователя , образуя модулированный сигнал . Распространяясь по каналу, каждый из этих сигналов приобретает свои амплитуду  и запаздывание , так что на приемник поступает групповой сигнал , искаженный канальным шумом

.

            Даже если приемник предназначен для восстановления данных только одного определенного (-го) пользователя оптимальная (максимально правдоподобная) стратегия восстановления пользовательских данных  заключается в минимизации евклидова расстояния (или его квадрата) между наблюдением  и различными копиями группового сигнала , соответствующими всем возможным комбинациям данных  пользователей, и последующем удержании только данных -го пользователя.

            Квадрат расстояния, подлежащий минимизации, определяется как

,

где

корреляция (скалярное произведение) наблюдения  и задержанного на  -го пользовательского сигнала, промодулированного последовательностью данных .

            Минимизация квадрата расстояния  по всем возможным сообщениям  называется оптимальным многопользовательским алгоритмом и может оказаться практически нереализуемым в ситуациях, где число пользователей  измеряется десятками или более. Альтернативным служит алгоритм стандартного или однопользовательского приема, сводящийся к максимизации корреляции  по всем последовательностям данных . Очевидно, что последний совпадает с оптимальной (многопользовательской), если и только если третье слагаемое в выражении для квадрата расстояния вообще не зависит от передаваемых данных  (оценки интенсивностей и запаздываний абонентских сигналов, как правило, осуществляются заранее и могут полагаться известными с необходимой точностью). Выполнение последнего условия гарантируется для схем модуляции, удовлетворяющих следующему соотношению:

,

где E – энергия сигнатуры, а  – дельта-функция Кронекера: . Последнее соотношение свидетельствует об ортогональности сигналов всех пользователей и независимости их энергии от передаваемых данных (PSK, FSK). Называя этот метод множественного доступа ортогональным и возвращаясь к материалу, изложенному в разделах 1.3 и 2.4, вспомним, что при общей полосе  и -ичной цифровой передачи данных с фиксированной скоростью  бит/с максимальное число ортогональных сигналов ограничено как



*****
Новосибирск © 2009-2017 Банк лекций siblec.ru
Лекции для преподавателей и студентов. Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.