Розробка методів оцінки параметрів широкосмугових сигналів

Технологія широкосмугового сигналу (ШПС)

Для того, щоб послати радіосигнал великої потужності в СВЧ-діапазоні, потрібен дорогий передавач з підсилювачем і дорога антена великого діаметру. Для того, щоб прийняти без перешкод сигнал малої потужності, також потрібна дорога велика антена і дорогий приймач з підсилювачем.

Так йде справа при використанні звичайного "вузькосмугового" радіосигналу, коли передача відбувається на одній певній частоті, а точніше, у вузькій смузі радіо-спектра, навколишнього цю частоту (частотному каналі). Картину ускладнюють ще й різні взаємні перешкоди між вузькосмуговими сигналами великої потужності, що передаються близько один від одного або на близьких частотах. Зокрема, вузькосмуговий сигнал може бути просто заглушений (випадково або навмисно) передавачем достатньої потужності, налаштовані на ту ж частоту.

Саме ця незахищеність від перешкод звичайного радіосигналу викликала до життя розробку, спочатку для військових застосувань, зовсім іншого принципу радіопередачі, званого технологією широкосмугового сигналу, або шумоподобного сигналу (обома варіантами терміна відповідає абревіатура ШПС). Після багатьох років успішного оборонного використання ця технологія знайшла і цивільне застосування, і саме в цій якості вона буде тут обговорюватися.

Виявилося, що крім своїх характеристичних властивостей (власна перешкодозахищеність і низький рівень створюваних перешкод), дана технологія виявилася відносно дешевою при масовому виробництві. Економічність відбувається за рахунок того, що вся складність широкосмугового технології запрограмована в декількох мікроелектронних компонентах ( "чіпах"), а вартість мікроелектроніки при масовому виробництві дуже мала. Що ж стосується інших компонентів широкосмугових пристроїв - СВЧ-електроніки, антен - то вони дешевше і простіше, ніж в звичайному "вузькополосному" випадку, за рахунок надзвичайно малої потужності використовуваних радіосигналів.

Ідея ШПС полягає в тому, що для передачі інформації використовується значно ширша смуга частот. ніж це потрібно при звичайній (у вузькому частотному каналі) передачі. Розроблено два принципово різняться між собою методу використання такої широкої смуги частот - метод прямої послідовності (Direct Sequence Spread Spectrum - DSSS) і метод частотних стрибків (Frequency Hopping Spread Spectrum - FHSS). Обидва ці методу передбачаються і стандартом 802.11 (Radio-Ethernet).

Перейдемо тепер до розгляду сигналів, для яких не виконується умова відносної вузькосмуговими. Такі сигнали зазвичай називають широкосмуговими, хоча абсолютні значення ширини смуги займаних частот можуть бути і невеликими. Типовим прикладом такого сигналу є імпульс прямокутної форми виду (1-9).

Стосовно до шірокополосномусігналупонятіе обвідної як функції, яка може бути виділена реальним амплітудним детектором, не має сенсу, оскільки функція A (t) в цьому випадку не є повільно змінюється в порівнянні з високочастотним заповненням У той же час зроблений вище висновок про те, що функція є обгинає сімейства функцій відноситься в рівній мірі до відносно вузькосмуговим і шірокополоснимсігналам. Це дає підставу і в разі шірокополоснихсігналов зберегти по відношенню до функції A (t) термін «огинає», причому, як буде показано нижче, знання форми цієї «обвідної» може мати велике практичне значення.

Як приклад розглянемо огибающую шірокополосногосігнала виду:

Для цього перш за все обчислимо функцію. Для області | t |> T / 2 маємо:

Для області | t |

На рис. 1-9а, б наведені графіки функцій (1-38) і (1-39), а також обвідної