Image010 (72)

Jerzy Chromieć, Stanisław Lindner

efficiency), maksymalizacja odporności na zakłócenia czy też minimalizacja mocy nadawanych sygnałów, wszystko przy założonej wierności transmisji.

Efektywność widmowa transmisji E jest definiowana jako

£=v_t[bps]/B[Hz]    (1.5)

Spośród dostępnych technik kształtowania widma nadawanego sygnału należy wymienić tradycyjne techniki transmisji szeregowej o szerokości pasma zależnej od szybkości transmisji, techniki szerokopasmowe DSSS i FHSS wraz z dostępem CDMA i technikę transmisji równoległej OFDM z jej odmianą OFDMA. Kolejnym zagadnieniem związanym z zapewnieniem efektywniejszego wykorzystania pasma kanału radiowego jest technika transmisji wieloantenowej MIMO.

Wymienione zagadnienia wiążą się ze znaną zależnością Shannona opisującą przepustowość kanału telekomunikacyjnego

C[bps ]= B[Hz ]• log ₂ (1 + r)    (1.6)

gdzie B oznacza szerokość pasma kanału, r = P/N_QB = SNR jest stosunkiem mocy sygnału P do mocy szumu N, natomiast N - N₀B jest mocą szumu gdzie N₀ oznacza widmową gęstość mocy szumu. Z zależności tej wynika, że taką samą przepustowość kanału C można uzyskać zarówno w kanale wąskopasmowym z odpowiednio dużym stosunkiem mocy sygnału do szumu jak i w' kanale szerokopasmowym z małym stosunkiem mocy sygnału do szumu. Z zależności (1.5) i (1.6) wynika, że

^Esnux =^c IbpsPjHz] =log/l +r)    (1.7)

W dalszej części zostaną krótko scharakteryzowane poszczególne techniki transmisji.

1.4.1 SC - Transmisja szeregowa

Jest to tradycyjna technika transmisji symboli modulacji wiclowartościowych przez kanał z pojedynczą falą nośną SC (Single Carrier). Przykładem jej zastosowania w systemach bezprzewodowych jest system EDGE w GSM, gdzie w kanale o szerokości pasma B=200 kHz uzyskuje się szybkość transmisji ok. 271 kbps przy stosowaniu modulacji GMSK lub maksymalnie ok. 813 kbps dla modulacji 8-PSK przy SNR ok. 30dB. Zapewnia to odpowiednio £=1,35 [bps/Hz] oraz £ = 4,06 [bps/Hz] podczas gdy E_sma ~ 9,96 [bps/Hz].

Z uwagi na własności propagacyjne kanałów, w tym propagację wielodrogówą i związane z tym interferencje międzysymbolowe, konieczne jest nadawanie specjalnych sekwencji treningowych i stosowanie metod odbioni wymagających wyznaczania odpowiedzi impulsowej kanału. Takie postępowanie jest coraz mniej efektywne wraz ze wzrostem szybkości transmisji i wynikającym stąd wzrostem szybkości niezbędnych obliczeń numerycznych w odbiorniku. Rozwiązaniem tego problemu jest przejście na transmisję równoległą, która często pozwala pominąć uwzględnianie interferencji międzysymbolo-wych ze względu na znaczne wydłużenie czasu trwania symbolu przy niezmienionych parametrach wielodrogowości. Techniką transmisji równoległej stosowaną w systemach bezprzewodowych jest OFDM.

1.4.2. OFDM

W technice transmisji równoległej pierwotny strumień bitów zostaje rozdzielony na wiele strumieni równoległych o znacznie mniejszej przepływności, które mogą być transmitowane bądź przy użyciu techniki FDM bądź OFDM.

W FDM całe pasmo transmisyjne jest podzielone na odseparowane wąskopasmowe kanały z osobnymi częstotliwościami podnośnymi, gdzie każdy ze strumieni danych moduluje osobną podnośną. Szybkość modulacji na każdej z podnośnych jest na tyle mała, że wpływ interferencji międzysymbolowej uwidacznia się jedynie w małym fragmencie odstępu modulacji T.

W technice OFDM zasada modulacji podnośnych przez strumienie bitów jest identyczna, pasmo transmisyjne jest również podzielone na wiele kanałów, jednak ich pasma wzajemnie na siebie zachodzą. Ilustruje to rys. 1.12.

9 podnośnych -

f

Rys. 1.12. Ilustracja pasma a) FDM i b) OFDM.

Takie rozwiązanie jest możliwe pod warunkiem zapewnienia wzajemnej ortogonal-ności częstotliwości podnośnych. Z widmowej analizy sygnałów wynika, że wszystkie podnośne są wzajemnie ortogonalne jeżeli odstęp Af pomiędzy sąsiednimi podnośnym wynosi Af=l/T_or!, gdzie T_rt jest czasem ortogonalności.

Odstęp między częstotliwościami podnośnymi wykorzystywanymi w technice OFDM dobierany jest na podstawie odpowiedzi kanału na pobudzenie impulsem prostokątnym o czasie trwania 7\ Odpowiedź kanału o czasie T można podzielić na dwie części: tzw. przedział ochronny T i przedział ortogonalności 7^, gdzie T = Ty + T_rt, jak to ilustruje rys. 1.13 11.9]. Parametry modulacji systemu OFDM są dobierane w taki sposób, aby interferencja międzysymbolowa powodowana przez kanał trwa jedynie przez mały ułamek odstępu modulaq'i T.

23