Временное мультиплексирование каналов.

Под мультиплексированием будем понимать объединение нескольких меньших по емкости входных каналов связи в один канал большей емкости для передачи по одному выходному (или агрегатному) каналу связи. При реализации такого объединения телефонных каналов одной из основных задач является устранение взаимного влияния соседних каналов. В настоящее время широко используются следующие методы мультиплексирования: Мультиплексирование с пространственным разделением каналов,мультиплексирование с частотным разделением каналов (частотное уплотнение); мультиплексирование с временным разделением каналов (временное уплотнение); мультиплексирование с разделением по длине волны (волновое уплотнение); кодовое разделение каналов. Итак, на входе мультиплексора имеются n входных двоичных последовательностей, поэтому коммутатор мультиплексора может последовательно отбирать из каналов любую логически осмысленную для данной сетевой технологии последовательность бит, составляя из них выходную последовательность. Этот процесс называется интерливингом, или чередованием. Различают следующие виды интерливинга:бит-интерливинг, или чередование бит, – на выход последовательно коммутируется по одному биту из каждого канала; байт-интерливинг, или чередование байт, – на выход последовательно коммутируется по одному байту из каждого канала; символьный интерливинг, или чередование символов, – на выход последовательно коммутируется по одному символу, например поле длиной 8 бит – байт (ASCII код символа) из каждого канала; блок-интерливинг, или чередование блоков, – на выход последовательно коммутируется по одному блоку (поле произвольной длины) из каждого канала.

Основные этапы образования группового сигнала показаны на рис:

Информация от N источников аналоговых сигналов поступает на входы соответствующих индивидуальных импульсных модуляторов АИМ (ШИМ, ФИМ). Формируемые отсчеты сигналов на выходе первого импульсного модулятора, на выходе второго импульсного модулятора берутся через одинаковый интервал , но с таким сдвигом во времени, чтобы они не перекрывались. Затем передающий распределитель считывает импульсы от всех источников, формируя сигнал , спектр которого с помощью группового модулятора (ГМ) переносится в область частот, отведенных для данной линии связи. Групповой сигнал , передаваемый по линии связи, несет информацию как от первого, так и о второго источника одновременно. На приемной стороне с выхода группового демодулятора (ГД) импульсы группового сигнала поступают на вращающиеся контакты приемного распределителя для формирования канальных последовательностей , и т.д. из которых на выходе импульсных детекторов формируются непрерывные сигналы поступающие к получателям сообщений/ Выходы всех импульсных модуляторов подключены к «своим» электронным ключам, работой которых управляет распределитель коммутирующих импульсов. В свою очередь, распределитель запускается от генератора тактовых импульсов. Принятый групповой радиосигнал в групповом демодуляторе преобразуется в групповую импульсную видеопоследовательность и поступает одновременно на входы выделителя синхросигнала и канальные электронные коммутаторы. Процесс временного разделения производится в два этапа. На первом – этапе вхождения системы в синхронизм происходят поиск, обнаружение и выделение сигналов синхронизации, после чего запускается распределитель канальных коммутирующих импульсов. Распределитель формирует на своих выходах импульсы требуемой длительности и такой очередности, при которой в каждый канальный интервал открывается лишь один электронный коммутатор соответствующего канала. На втором этапе производится демодуляция каждого канального импульса, после чего сигналы принимаемых каналов подаются к получателям аналоговой информации. При временном разделении каналов важнейшую роль играет система синхронизации, алгоритм работы которой каждый раз выбирается индивидуально для принятого способа импульсной модуляции, способа временного объединения каналов, структуры сигналов синхронизации и т.д.

Кодовое разделение каналов.

Под мультиплексированием будем понимать объединение нескольких меньших по емкости входных каналов связи в один канал большей емкости для передачи по одному выходному (или агрегатному) каналу связи. При реализации такого объединения телефонных каналов одной из основных задач является устранение взаимного влияния соседних каналов. В настоящее время широко используются несколько методов мультиплексирования: Мультиплексирование с пространственным разделением каналов,мультиплексирование с частотным разделением каналов (частотное уплотнение); мультиплексирование с временным разделением каналов (временное уплотнение); мультиплексирование с разделением по длине волны (волновое уплотнение); кодовое разделение каналов.

Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются посредством применения широкополосного кодо-модулированного радиосигнала — шумоподобного сигнала, передаваемого в общий для других аналогичных передатчиков канал, в едином широком частотном диапазоне. В результате работы нескольких передатчиков эфир в данном частотном диапазоне становится ещё более шумоподобным. Каждый передатчик модулирует сигнал с применением присвоеного в данный момент каждому пользователю отдельного числового кода, приёмник настроенный на аналогичный код, может вычленять из общей какофонии радиосигналов ту часть сигнала, которая предназначена данному приёмнику. Каждый абонент постоянно использует всю ширину канала, передавая сигнал в общий частотный диапазон, и принимая сигнал из общего частотного диапазона. При этом широкополосные каналы приёма и передачи находятся на разных частотных диапазонах и не мешают друг другу. Полоса частот одного канала очень широка, вещание абонентов накладывается друг на друга, но, поскольку их коды модуляции сигнала отличаются, они могут быть дифференцированы аппаратно-программными средствами приёмника. Упрощенная структурная схема системы с кодовым разделением каналов:

Каждый входной цифровой сигнал складывается ("модулируется") с отдельной "несущей", в качестве которой выступает псевдослучайная последовательность (ПСП). ПСП передается со скоростью большей, чем скорость исходного сигнала, после чего полученные сигналы объединяются в единый поток. При этом полоса частот, используемая в радиоканале, гораздо шире, чем полоса исходного сигнала. Этот процесс получил название расширение спектра. Псевдослучайные последовательности выбираются таким образом, чтобы на приемном конце их можно было разделить (отфильтровать) и отделить сигнал от его псевдослучайной последовательности ("несущей"). Передача единого объединенного потока осуществляется в одной полосе частот с помощью одного из видов фазовой манипуляции. Поэтому системы, основанные на CDMA, не требуют разделения полосы частот на отдельные каналы, что, в свою очередь, облегчает процесс хэндовера (переход из одной соты в другую).Псевдослучайные последовательности должны иметь нулевую корреляцию, т. е. быть взаимонезависимы. Преимущества: 1.Высокая спектральная эффективность. Кодовое разделение позволяет обслуживать больше абонентов на той же полосе частот, чем другие виды разделения. 2.Гибкое распределение ресурсов. При кодовом разделении нет строгого ограничения на число каналов. С увеличением числа абонентов постепенно возрастает вероятность ошибок декодирования, что ведёт к снижению качества канала, но не к отказу обслуживания. 3.Более высокая защищённость каналов. Выделить нужный канал без знания его кода весьма трудно. Вся полоса частот равномерно заполнена шумоподобным сигналом. 4.Считается, что телефоны CDMA тратят меньше энергии на излучение, и потому менее вредны.

При кодовой модуляции применяется техника расширения спектра с множественным доступом. Она позволяет увеличить пропускную способность при неизменной мощности сигнала. Передаваемые данные комбинируются с более быстрым шумоподобным псевдослучайным сигналом с использованием операции побитового взаимоисключающего ИЛИ (XOR). На изображении ниже показан пример, демонстрирующий применение метода для генерации сигнала. Сигнал данных с длительностью импульса Tb комбинируется при помощи операции XOR с кодом сигнала, длительность импульса которого равна Тс(зам: ширина полосы пропускания пропорциональна 1\Т, где Т= время передачи одного бита), следовательно ширина полосы пропускания сигнала с данными равна 1/Тb и ширина полосы пропускания получаемого сигнала равна 1\Тс. Так как Тс много меньше Тb, ширина полосы частот получаемого сигнала намного больше, чем таковая оригинального сигнала передаваемых данных. Величина Tb\Тс называется базой сигнала и, в какой-то мере, определяет верхний предел числа пользователей, поддерживаемых базовой станцией единомоментно.