1 / 56

Viacnásobný prístup Joe Montana IT 488 - Jeseň 2003

Viacnásobný prístup Joe Montana IT 488 - Jeseň 2003. preklad: D. Kraus, apr.2010. Program. Koncept viacnásobného prístupu FDMA TDMA CDMA On Board spracovanie. Koncept viacnásobného prístupu. Viacnásobný prístup - 1.

dinesh
Download Presentation

Viacnásobný prístup Joe Montana IT 488 - Jeseň 2003

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Viacnásobnýprístup Joe Montana IT 488 - Jeseň 2003 preklad: D. Kraus, apr.2010

  2. Program • Koncept viacnásobného prístupu • FDMA • TDMA • CDMA • On Board spracovanie

  3. Koncept viacnásobného prístupu

  4. Viacnásobný prístup - 1 • Problém:Ako rozdelíme jeden transpondér medzi viacero pozemných staníc? f1 f2 Satelitný transpondér Je to problém optimalizácie

  5. Viacnásobný prístup - 2 • Čo všetko treba optimalizovať: • Satelitná kapacita (príjmová položka) • Využitie spektra (problém koordinácie) • Prepojenosť (problém pokrytia viacerých uzemí) • Flexibilita (problém kolísania odberu) • Adaptabilita (problém zmiešanej prevádzky) • Úspech u užívateľov (problém podielu na trhu) • Výkon satelitu • Náklady Veľmi, veľmi, ojedinele jednoduché optimum; skoro vždy kompromisné riešenie

  6. Ako oddelíte jednotlivých užívateľov? • Označenie signálujedinečným spôsobomna vysielači • Jedinečný frekvenčný slotFDMA • Jedinečný časový slotTDMA • Jedinečný kódCDMA • Rozpoznanie jedinečnú črtukaždého signáluna prijímači

  7. Rozpoznávanie kanálov? • FDMA • Pásmový filter vyberá signálv správnom frekvenčnom slote • TDMA • De-multiplexer “zachytáva” signál v správnom časovom slote • CDMA • De-rozširovača de-hopper vyberásignál so správnym kódom Pri kódovní priamym násobením rozprestierajúcou sekvenciou S preskakovaním frekvencie (freq.hopping)

  8. Viacnásobný prístup - 3A Fig. 6.1 (vrchná časť) v texte

  9. MULTIPLE ACCESS - 3B Fig. 6.1 (spodná časť) v texte

  10. Viacnásobný prístup - 4 • Ak je časť zdroja (frekvencia, čas, kód) pridelená vopred, volá sa topred-pridelený (?) viacnásobný prístup alebo fixný viacnásobný prístup • Ak je rozsah zdroja pridelený podľa podmienok prevádzky - dynamickým spôsobom – ide o viacnásobný prístupna základe požiadavky - DAMA (DEMAND ASSIGNED MULTIPLE ACCESS)

  11. FDMA

  12. FDMA • Zdieľanie frekvencie • Čas je spoločný pre všetky signály • Vytvoreniefrekvenčného plánupodľa kapacitných požiadaviek užívateľa • Nahrávací plán transpondéra pre minimalizáciu IM produktov Nahrávací plán transpondéra

  13. FDMA TRANSPONDER LOADING PLAN Jeden veľký a štyrimalé digitálne signály Štyri stredne veľké FM signály Poskytnutá šírka pásma transpondérazvyčajne od 27 do 72 MHz Dôležité na vypočítanieintermodulačných produktov

  14. INTERMODULATION • Intermodulácia • Keď je dva alebo viac signálov prítomných v kanáli, tieto signály sa môžu spolu zmiešať a vytvoriť určité nechcené produkty • S tromi signálmi, 1, 2a 3, prítomnými v kanáli, IM produkty môžu byť druhého, tretieho,štvrtého stupňa (rádu), atď. stupeň IM produktov

  15. Rád IM produktov • Produkty 2.rádu: 1 + 2, 2 + 3, 1 + 3 • 3.rád: 1 + 2 + 3o, 21 - 2, 22 - 1.. • Zvyčajneiba IM produkty nepárnych rádov sa nachádzajú v priepustnom pásme kanála. • Amplitúda IM produktov klesá so stúpajúcim rádom • Iba IM produkty 3.rádusú väčšinou dôležité výstupný odstup – „output back-off“(OBO): pomer medzi výstupným saturačným výkonom zosilňovača apriemerným výkonom výstupného signálu 3-IM produktysú veľmi citlivéna malé signálovézmeny. Preto IM šumsa môže zmeniť prudkos parametrom „výstupný odstup“ zosilňovača

  16. Príklad na IM • Máme dva 10 MHz signály na frekv. 6,01 GHz a 6,02 GHz v strede 72 MHz transpondéra • 2-IM produktjena frekvencii 12.03 GHz • 3-IM produkty sú na frekvenciách [2(6.01) - 6.02] = 6.00 and [2(6.02) - 6.01] = 6.03 GHz 3-IM produkty

  17. Obmedzeniaprístupu FDMA • Intermódy spôsobujú zlyhanie C/N • Spätná väzba je potrebná na redukciu IM • Časti pásma nemôžu byť použité kvôli IM • Výkon transpondérasa rozdelí medzi viaceré nosné • Výkonové vyrovnávanie musí byť spravené opatrne • Frekvencie sa naviažu na cesty Podľa vzorypodľazemských analógových telekomov, a tak nie celkom použiteľné pre satelitné “prenosové” kapacity

  18. TDMA

  19. TDMA • Zdieľanie času • Frekvencia je spoločná pre všetky signály • Vytvorenie časového plánupodľa kapacitných požiadaviek užívateľa • Veľké systémové časové plánymôžu byť zložitéa náročné na zmenu Impulzový časový plán (jedná sa o rádioimpulzy – bursty) (Burst time plane)

  20. Impulzový časový plán #1 #2 #3 #N čas Časový rámecpreimpulzový časový plán Užívatelia vlastniaučitý podielpodľa impulzívneho časového plánu poznámka: (1)ochranné časy medzi impulzmi (2) Dĺžka impulzu šírka prideleného pásma

  21. TDMA - 1 • Koncept: • Každá pozemná stanica prenášaIN sekvenciu • Prenos burstov prichádzado satelituz mnohých pozemných staníc správnym sôsoboma v správnom poradí

  22. TDMA - 2 bursty Pozn.:realizácia správneho načasovania použitímReferenčného prenosu

  23. slovo burst sa nepreklada (znamena skupinu impulzov) traffic = prevádzka TDMA - 3 Rámec “Trafikový výbuch” Pre-amble poskytuje synchronizáciu v každom trafikovom výbuchu signalizujúc informácie (e/s tx, e/s rx, atď.), a dáta “Pre-amble” „ Pred začatím“

  24. TDMA - 4 • Načasovanie je dosiahnuté • organizovaním TDMA prenosov do rámcov • každá e/s vysiela raz za rámec tak, že jej výbuch začína opúšťať satelit v špecifickom časovom intervale pred (alebo po) začatí referenčného výbuchu • Minimálna dĺžka rámca je 125 s • 125 s  1 hlasový kanál na 8 kHz

  25. TDMA - 5 • Referenčné výbuchy a pre-amble sú systémom pridané a neprinášajú žiadny zisk • Trafikové bity prinášajú zisk • Potreba minimalizácie systémovej réžie nákladov ? • Komplikovaný kompromis medzi s počtom hlasov (alebo dát), bitovou rýchlosťou, počtom burstov, atď

  26. TDMA - 6 Počet výbuchov v jednom rámci Počet bitov v každom „pre-amle“ Rýchlosť bitového prenosu Počet hlasových kanálov Rámcová perióda Rýchlosť bitového prenosu pre jeden hlasový kanál Pre INTELSATR = 120 Mbit/s a TF = 2 ms Žiadny prídavok na ochranný čas

  27. TDMA - 7 • PROBLÉM • Doba oneskorenia ku GEO satelitom je  120 ms • TDMA Rámcová dĺžka je 125 s až 2 ms • Na ceste k satelitu môže v každom okamihu existovať až 1000 rámcov • V systéme TDMA je teda rozhodujúce (na)časovanie

  28. DLHÉ TDMA RÁMCE • Na zredukovanie hlavičiek použite dlhšie rámce • 125 s rámec: 1 slovo/rámec • 500 s rámec: 4 slová/rámec • 2000 s rámec: 16 slov/rámec 2000 s = 2 ms = INTELSAT TDMA štandard POZNÁMKA: 1 slovo je 8-bitová vzorka digitalizovanej reči, a “terestriálny kanál” so 64 kbit/s 8 kHz × 8 bitov = 64 kbit/s

  29. TDMA PRÍKLAD - 1 • Šírka pásma transpondéra = 36 MHz • Bitová rýchlosť (QPSK) 60 Mbit/s = 60 bitov/s • 4 stanice zdieľajú transpondér pri používaní TDMA; 125 s rámce • „Predpona“ = 240 bitov • „Ochranný interval“ = 1.6 s Za predpokladu že sme nepomiešali symboliku

  30. TDMA PRÍKLAD - 2 RÁMEC= 125 s #1 #2 #3 #4 Ochranný interv. 96 bitov = 1.6 s Najprv: nakresliteČasovo obnovovací diagramaby ste získali predstavu o spôsobe, akým je rámec zostavený Prevádzka: N bitovpovedzme = T s predpona 240 bitov= 4 s @ 60 bitov/ s

  31. TDMA PRÍKLAD - 3 • S TDMA PRÍKLADOM • (a) Aká je kapacita transpondéra pokiaľ ide o 64 kbit/s rečové kanály? • (b) Koľko kanálov dokáže vysielať každá pozemská stanica? • ODPOVEĎ • (a) V rámci 125 s sú štyri vysielajúce pozemné stanice, takže máme

  32. TDMA PRÍKLAD - 4 • 125 s rámec znamená125 = (44 s) + (41.6 s) + (4T s) 4 pozemné stanice, 4 s predpona; 1,6 s ochr.interval, T s prevádzkové bity Teda T = (125 - 16 - 6.4)/4 = 25.65 s60 Mbit/s  60 bits/s, teda 25.65 s = 1539 bitovpreto kanály/pozemná stanica= 1539/8 = 192(.375) 8 bitov/slovo pre hlasový kanál

  33. TDMA PRÍKLAD - 5 • (a) Aká je kapacita transpondéra, pokiaľ ide o 64 kbit/s rečové kanály?Odpoveď: 768 (64 kbit/s) hlasových kanálov • (b) Koľko kanálov dokáže vysielať každá pozemná stanica?Odpoveď: 192 (64 kbit/s) hlasových kanálov

  34. TDMA PRÍKLAD - 6 • Čo by sa stalo v predošlom príkladeak použijeme 2 msdĺžku rámca systému INTELSAT?2 ms = 2000 s = 44 + 41.6 + 4TPreto T = 494,4 sa pretože je 60 bitov/s (60 Mbit/s), vyšlo nám T  29664 bitov Nezabúdajme, máme 128 bitov pre satelitný kanál

  35. TDMA PRÍKLAD - 7 • So 128 bitmi pre satelitný kanál mámepočet kanálov/prístup = 29664/128 = 231(.75) • Kapacita sa zvýšila v dôsledku menšej hlavičky125 s rámec  192 kanálov/prístup2 ms rámec  231 kanálov/prístup

  36. TDMA SYNCHRONIZÁCIA • Odštartovanie vyžaduje starostlivosť!! • Potreba nájsť správny rozsah pre satelit • Slučka (pošle PN sekvenciu) • Použitie načasovania informácie z riadiacej pozemnej stanice • Vzdialenosť satelitu sa nepretržite mení • Pozemná stanica musí monitorovať pozíciu burstu vo vnútri rámcaPO CELÚ DOBU

  37. TDMA ZHRNUTIE - 1 • VÝHODY • Žiadne intermodulačné produkty (keď je plne obsadený transpondér) • Prevádzka možná aj pri nasýtenom transpondéri • Dobrý pre dáta • S flexibilným synchronizačným termínovým plánom sa kapacita pripojenia bude optimalizovať

  38. TDMA ZHRNUTIE - 2 • NEVÝHODY • Zložitosť • Vysoká nárazová (maximálna možná) rýchlosť – burst rate • Musí sa udržiavať synchronizácia

  39. CDMA

  40. CDMA - 1 • ZDIEĽANÝ ČAS AJ FREKVENCIE • ODDELENIE SIGNÁLOV JE POMOCOU JEDINEČNÝCH KÓDOV • KAŽDÉMU POUŽÍVAŤEĽOVI JE PRIDELENÝ KÓD • STANICA 1  KÓD 1 • STANICA 2  KÓD 2 • PRÍJMAČ VYHĽADÁVA KÓDY • KÓDOVACIA RÝCHLOSŤ>> DÁTOVÁRÝCHLOSŤ

  41. CDMA - 2 • SYSTÉMOVÝ OPERÁTOR -ALEBO JEDNOTLIVÉ PÁRY POUŽÍVATEĽOV - PRIDELIA UNIKÁTNE ROZPRESTIERAJÚCE ALEBO PRESKOKOVÉ KÓDYKAŽDEJ DUPLEXNEJ LINKE • CDMA JE RIEŠENÍM PRE VÁŽNE RUŠENÉ PROSTREDIE, ZVYČAJNE SO STRATAMI KAPACITY POROVNATEĽNÝMI S TDMA A FDMA

  42. CDMA - 3 Používateľ #N Výkon Používatelia#1, #2, #3 a #4 TRANSPONDÉROVÉPÁSMO

  43. KÓDOVO DELENÝ VIACNÁSOBNÝ PRÍSTUP - CDMA • VŠETCI POUŽÍVATELIA ZDIEĽAJÚ ROVNAKÝ ČAS AFREKVENCIU • SIGNÁLY SÚ ODDELENÉ POMOCOU JEDINEČNÉHO KÓDU • Kódy musia byť "ortogonálne" tak, aby používateľ A nereagoval na kód určený pre používateľa B • Kódy sú zvyčajne veľmi dlhé: PN- sekvencia, Gold- alebo Kasami kódy

  44. CDMA - 1 • CDMA MÔŽE BYŤ JEDEN Z TROCH TYPOV • Priama sekvencia (rozprestreté spektrum) • Zaberá celú šírku pásma po celú dobu • Frekvenčné „skákanie“ (prepínanie) -hopping • Pár frekvencií (jedna pre "1" a jedna pre "0") skočí cez plnú šírku pásma náhodne • Hybrid tvorený priamo rozprestierajúcou pseudonáhodnou sekvenciou a frekvenčným skákaním Sústredíme sa na „Priamu sekvenciu“

  45. DIRECT SEQUENCE CDMA - 1 • Násobenie informačného toku (dát) PN kódom s vysokou rýchlosťou • Používa dva kódy: jeden pre "1" a jeden pre "0" • 1 dátový bit veľa “Čipov” napr. 2.4 kbit/s  1 Mbit/s Čipová rýchlosť je v podstate kódová rýchlosť od sekvencie PN generátora „Rozprestierajúci faktor" je  400, môžeme ho uvažovať ako kódovací zisk

  46. DIRECT SEKVENCE CDMA - 2 Úzkopásmové dáta “rozprestreté” po celej šírke pásma Úzkopásmové dáta Pridané ďalšie rozprestreté signály;kanál je zaplnený mnohým signálmi podobnými šumu Inverzný proces (opačný k rozprestieraniu spektra) vyberie požadovaný kanál zo šumu.

  47. DIRECT SEQUENCE CDMA - 2 Modulátor Odchádzajúci rozširujúci tok bitov Prichádzajúci tok bitov Rozširovaciasekvencia Každý prichádzajúci bit sa vynásobí PN sekvenciou Rozširovacia PN sekvencia Obrázok 6.16 v texte

  48. DIRECT SEQUENCE CDMA - 3 Modulátor Prichádzajúci rozprestreý tok bitov Obnovený tok bitov Rozdeľovacia sekvencia Prichádzajúci tok bitov násobený synchronizovanou kópiou PN sekvencie ‘despreading’ PN sekvencia Obrázok 6.18 v texte

  49. CDMA SPEKTRUM Ostatní používatelia v kanáli vyzerajú rovnako ako šum • PLOCHÉ – zvyčajne nižšie ako šum • Kód musí byť komprimovaný(rozdeľujúci),aby zdvihol signál nad šum • Prijímač sa musí synchronizovať s kódom sekvencie, ktorý je nižší ako šum • Vyžaduje použitie korelátora, generátora a ..... trpezlivosť Zaberie to chvíľu “ale dostaví sa to”

  50. CDMA APLIKÁCIE • VOJSKO • Anti-rušivé (Anti-Jam... AJ) • Nízka pravdepodobnosť odpočúvania (Low Probability of Intercept - LPI) • KOMERČNÉ • VSATs (vďaka širokému pokrytiu – široký zväzok) • GPS • Mikrovlnné celulárne systémy

More Related