13.3. ШИРОКОПЛОСНЫЕ СИГНАЛЫ СО СКАЧКАМИ ЧАСТОТЫ

В широкополосных системах связи со скачками частоты (СЧ) предоставленная полоса частот канала подразделяется на большое число прилегающих частотных полосок. В любом сигнальном интервале передаваемый сигнал занимает одну или больше возможных частотных полосок. Выбор частотной полоски в каждом сигнальном интервале делается псевдослучайно, согласно выходу ПШ генератора. Рис. 13.3.1 иллюстрирует частный образец системы со скачками частоты в частотно-временной области.

Рис.13.3.1. Пример расположения рабочих участков частотно-временного поля в системе со скачками частоты (СЧ)

Блок-схема передатчика и приёмника для широкополосной системы со скачками частоты показан на рис.13.3.2. Модуляция обычно двоичная или -ичная ЧМ. Для примера, если используется двоичная ЧМ, модулятор выбирает одну из двух частот, соответствующих передаче 0 или 1. Результирующий ЧМ сигнал передается на частоте, величина которой определяется выходом ПШ генератора, который обратно используется для выбора частоты, которая синтезируется синтезатором частоты. Сигнал на этой частоте смешивается с выходом модулятора и результирующий частотно-транслируемый сигнал предается по каналу. Для примера,  символов ПШ генератора можно использовать для определения  возможных частот трансляции.

Рис. 13.3.2. Блок-схема широкополосной системы с СЧ

На приёме мы имеем идентичный ПШ генератор, синхронизированный с принимаемым сигналом, который используется для управления выходом синтезатора частоты. Таким образом, псевдослучайная частота трансляции, введенная на передаче, восстанавливается на приеме путем смешивания выхода синтезатора с принимаемым сигналом. Результирующий сигнал демодулируется посредством демодулятора ЧМ сигнала. Сигнал для поддержания синхронизма ПШ генератора с принимаемым сигналом обычно извлекается из принимаемого сигнала.

Хотя ФМ даёт лучшее качество, чем ЧМ в канале с АБГШ, трудно поддерживать фазовую когерентность при синтезе частот, используемых в системах со скачками частоты Дело объясняется также условиями распространения сигнала различных частот по каналу, так как сигнал «прыгает» от одной частоты к другой в пределах широкой полосы. Поэтому в широкополосных системах с СЧ обычно используется ЧМ с некогерентным детектированием.

В системе со скачками частоты, показанной на рис.13.3.2, частота несущей скачет псевдослучайно на каждом сигнальном интервале  частот, несущие информацию примыкают друг к другу и выбираются с интервалом , где  - сигнальный интервал. Этот вид скачка частоты называется блоковым скачком.

Другой вид скачка частоты, который меньше уязвим для некоторых стратегий постановки помех – это независимые скачки частоты внутри блока. В этой схеме  возможных частот модулятора выбирается с широким разбросом частотных полосок. Один метод такой реализации иллюстрируется на рис. 13.3.3. Здесь  символов ПШ генератора и  информационных символов используется для определения частотных полосок передаваемого сигнала.

Скорость скачков частоты обычно выбирается равной или больше скорости передачи (кодированных или не кодированных) символов. Если имеется много скачков частоты на символ, мы имеем сигнал с быстрыми скачками. С другой стороны, если скачки совершаются со скоростью передачи символов, мы имеем сигнал с медленными скачками.

Рис. 13.3.3. Блок-схема широкополосной системы с СЧ с независимым тоном

Быстрые скачки частоты используются в антипомеховых приложениях, когда необходимо помешать определенному типу помех, называемых «преследующим глушителем», чтобы он не имел достаточно времени для перехвата частоты и для её ретрансляции так, чтобы создать интерференционные сигнальные компоненты. Однако здесь имеется ухудшение, вызванное делением сигнала на различные элементы со скачками частоты, поскольку из-за некогерентной обработки энергия отдельных элементов используется не полностью. Следовательно, демодулятор испытывает ухудшение из-за некогерентного сложения, как описано в разделе 12.1.

Широкополосные сигналы с СЧ были впервые использованы в цифровых системах связи, которые требовали АП проектирования и в системах CDMA, где многие пользователи работают в общей полосе частот. В большинстве случаев СЧ сигнал является более предпочтительным, чем широкополосный ПП сигнал из-за свойственных ему более высоких требований к синхронизации. В частности, в ПП системе синхронизация должна быть установлена внутри части интервала чипа . С другой стороны, в системе СЧ чип-интервал - это интервал, выделенный передаваемому символу в отдельной частотной полоске с полосой . Этот интервал примерно равен , что намного больше, чем . Таким образом, требования к синхронизации в системе СЧ не так строги, как в ПП системе.

В разделах 13.3.2 и 13.3.3 мы сконцентрируем наше внимание на AJ и CDMA применениях широкополосных сигналов с СЧ. Сначала мы определим вероятности ошибки для кодированных и некодированных сигналов СЧ в присутствии широкополосной интерференции в виде АБГШ. Затем мы рассмотрим более серьезный вид интерференции, которая возникает в AJ и CDMA приложениях, называемый парциалъно-полосоеой интерференцией. Определяются преимущества кодирования, получаемые при таком типе интерференции. Мы включили в обсуждение в разделе 13.3.3 пример системы CDMA с СЧ, которая была спроектирована для нужд подвижных пользователей спутникового канала.