ответы
.pdfКонтрольные вопросы
1.Перечислите основные характеристики стандарта GSM: диапазон частот, способ модуляции, ширина полосы частотного канала, способ множественного доступа и т.д.
Ответ: |
|
Основные характеристики стандарта GSM |
|
-Частоты передачи подвижной станции приема базовой станции, |
|
МГц.................................................................................................................. |
890-915; |
-Частоты приема подвижной станции и передачи базовой станции, |
|
МГц.................................................................................................................. |
935-960; |
-Дуплексный разнос частот приема и передачи, МГц .............................. |
45; |
-Скорость передачи сообщений в радиоканале, кбит/с ............................. |
270, 833; |
-Скорость преобразования речевого кодека, кбит/с .................................. |
13; |
-Ширина полосы канала связи, кГц ............................................................ |
200; |
-Максимальное количество каналов связи ................................................. |
124; |
-Максимальное количество каналов, организуемых в базовой станции.. |
16-20; |
-Вид модуляции ............................................................................................. |
GMSK; |
-Индекс модуляции ВТ ................................................................................. |
0,3; |
-Ширина полосы предмодуляционного гауссовского фильтра, кГц........ |
81,2; |
-Количество скачков по частоте в секунду ................................................ |
217; |
-Временное разнесение в интервалах ТDМА кадра (передача/прием |
|
для подвижной станции................................................................................. |
2; |
-Вид речевого кодека .................................................................................... |
RPE/LTP; |
-Максимальный радиус соты, км до ............................................................ |
35; |
-Схема организации каналов комбинированная ........................................ |
TDMA/FDMA; |
2. Объясните смысл термина “ частотная манипуляция с минимальным сдвигом” ( ЧММС).
Ответ:
При частотной манипуляции (ЧМн, англ. Frequency Shift Keying (FSK)) значениям «0» и «1»
информационной |
последовательности |
соответствуют |
определённые |
частоты |
|||
синусоидального сигнала при |
неизменной |
амплитуде. |
Частотная |
манипуляция |
весьма |
||
помехоустойчива, поскольку помехи телефонного канала искажают в основном амплитуду, а не частоту сигнала. Однако при частотной манипуляции неэкономно расходуется ресурс полосы частоттелефонного канала. Поэтому этот вид модуляции применяется в низкоскоростных протоколах, позволяющих осуществлять связь по каналам с низким отношением сигнал/шум.
Частотная манипуляция с минимальным сдвигом (англ. Minimal Shift Keying (MSK))
представляет собой способ модуляции, при котором не происходит скачков фазы и изменение частоты происходит в моменты пересечения несущей нулевого уровня. MSK уникальна потому, что значение частот соответствующих логическим «0» и «1» отличаются на величину равную половине скорости передачи данных. Другими словами, индекс модуляции равен 0,5:
= ∆ ∙
где, ∆ = . |
. , — |
длительность |
бита. |
Например, при |
скорости |
передачи 1200 |
бит/с MSK-сигнал будет сформирован из колебаний с |
частотами 1200 Гц и 1800 Гц соответствующих логическим «0» и «1».
3. Что представляет собой “ Гауссовская модуляция с минимальным сдвигом” ( ГММС)?
Ответ:
Гауссовская частотная модуляция с минимальным сдвигом (англ. Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK))
Преимущество данного вида модуляции в том, что он имеет минимальный уровень излучения на боковых и зеркальных частотах, то есть не мешает другим пользователям эфира. Плотность информации — 1 бит на символ или на герц. Данный вид модуляции, как и MSK, относится к частотным видам модуляции с непрерывной фазой (англ. continuous phase frequency-shift keying, CPFSK).
4.Поясните содержание термина «фазовая траектория». Нарисуйте возможные фазовые траектории сигнала ЧММС и ГММС.
Ответ:
5.Что такое квадратурные составляющие сигнала ГММС? Покажите точки на функциональной схеме устройства формирования сигнала ГММС, в которых можно получить осциллограммы этих компонент.
Ответ:
6.Как определяется огибающая сигнала ГММС через его квадратурные компоненты? Изменяется ли огибающая этого сигнала во времени?
Ответ:
7. Как определяются частотная и импульсная характеристики гауссовского фильтра низкой частоты, используемого в устройстве формирования сигнала ГММС? Является ли этот фильтр физически реализуемым?
Ответ:
8. Поясните принцип работы устройства формирования фазы сигнала ГММС.
Ответ:
Представление (18) комплексной огибающей ГММС сигнала можно положить в основу построения функциональной схемы устройства формирования этого сигнала, которая представлена на рис. 5. Здесь регистр сдвига с элементами задержки на время Tc связан через устройства
умножения с сумматором функций Ψl , l = 0, 1, 2, 3 . На выходе этого сумматора формируется
меняющаяся во времени доля фазы сигнала. Во втором сумматоре накапливается неменяющаяся на этом интервале доля фазы.
bk |
|
b |
|
b |
bk −3 |
bk −4 |
|
|
Тс |
k −1 |
Тс |
k −2 |
Тс |
Тс |
|
|
|
|
|
|
|
||
Ψ0 |
Ψ1 |
|
Ψ2 |
|
Ψ3 |
Сумма- |
π / 2 |
|
|
тор |
Φ(t)
Сумматор
kTc < t ≤ (k + 1)Tc
Рис. 5. Устройство формирования фазы сигнала ГММС
Такое представление позволяет построить решетчатую диаграмму состояний сигнала ГММС, с помощью которой сравнительно легко можно рассчитывать значения комплексной огибающей этого сигнала на любом интервале времени с номером k , если известно значение вектора состояния , bk −1 ] устройства формирования ГММС сигнала и значение bk символа на входе
устройства на текущем интервале. В установившемся режиме диаграмма представляется периодической структурой, один элемент которой представлен на рис. 6.
Из этого рисунка следует, что число разных состояний равно 32, а число возможных переходов равно 64; не все переходы изображены на рисунке, чтобы не загромождать рисунок.
Сплошные стрелки соответствуют переходам, если на k-том интервале символ bk = −1 , |
переходы |
||||
при bk = +1 изображены пунктирными стрелками. |
|
k < τ ≤ k + 1 теперь |
|||
Построение фазовой траектории сигнала ГММС |
на интервале |
||||
осуществляется |
следующим образом. Предполагаются |
известными |
значения |
вектора |
[ |
θ k , bk −3 , bk −2 , |
bk −1 ] и, следовательно, состояние слева на решетке. При появлении символа bk |
его |
|||
значение становится известным. Теперь значения комплексной огибающей можно вычислить по
формуле (18) для всех моментов времени интервала с номером |
k . К моменту окончания этого |
|||||||
интервала завершается |
переход по решетке в новое состояние для интервала с номером |
k + 1, |
||||||
которое |
теперь |
определяется |
новым |
вектором |
[θ k +1 , bk −2 , bk −1 , bk ], |
где |
||
|
+ bk −3 |
π |
|
|
|
|
|
|
θ k +1 = θ k |
|
mod(2π ). Решетка определяет все возможные переходы для любых возможных |
||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
значений вектора [θ k , |
bk −3 , bk −2 , |
bk −1 ] и двух возможных значений текущего символа |
b k . В |
|||||
результате оказывается возможным вычислить все возможные траектории (реализации) комплексной огибающей сигнала ГММС на этом интервале (для всех возможных значений вектора состояния), что необходимо для формирования опорного сигнала при когерентном способе демодуляции этого сигнала.
Отметим, в заключение, что данная решетчатая диаграмма оказывается полезной при реализации алгоритма «приема сигнала в целом», так как обеспечивает возможность использования алгоритма Витерби, который обладает существенно меньшей вычислительной сложностью по сравнению с традиционным алгоритмом максимального правдоподобия.
9.Поясните способ построения решетчатой диаграммы сигнала ГММС. Зачем нужна эта диаграмма?
Ответ:
Отметим, в заключение, что данная решетчатая диаграмма оказывается полезной при реализации алгоритма «приема сигнала в целом», так как обеспечивает возможность использования алгоритма Витерби, который обладает существенно меньшей вычислительной сложностью по сравнению с традиционным алгоритмом максимального правдоподобия.
θ k |
bk −3 |
bk −2 |
bk −1 |
bk |
θ k +1 |
bk −2 |
bk −1 |
bk |
π |
-1 |
-1 |
-1 |
|
π |
-1 |
-1 |
-1 |
π |
-1 |
-1 |
+1 |
|
π |
-1 |
-1 |
+1 |
π |
-1 |
+1 |
-1 |
|
π |
-1 |
+1 |
-1 |
π |
-1 |
+1 |
+1 |
|
π |
-1 |
+1 |
+1 |
π |
+1 |
-1 |
-1 |
|
π |
+1 |
-1 |
-1 |
π |
+1 |
-1 |
+1 |
|
π |
+1 |
-1 |
+1 |
π |
+1 |
+1 |
-1 |
|
π |
+1 |
+1 |
-1 |
π |
+1 |
+1 |
+1 |
|
π |
+1 |
+1 |
+1 |
π / 2 |
-1 |
-1 |
-1 |
|
π / 2 |
-1 |
-1 |
-1 |
π / 2 |
-1 |
-1 |
+1 |
|
π / 2 |
-1 |
-1 |
+1 |
π / 2 |
-1 |
+1 |
-1 |
|
π / 2 |
-1 |
+1 |
-1 |
π / 2 |
-1 |
+1 |
+1 |
|
π / 2 |
-1 |
+1 +1 |
|
π / 2 |
+1 |
-1 |
-1 |
|
π / 2 |
+1 |
-1 |
-1 |
π / 2 |
+1 |
-1 |
+1 |
|
π / 2 |
+1 |
-1 |
+1 |
π / 2 |
+1 |
+1 |
-1 |
|
π / 2 |
+1 |
+1 |
-1 |
π / 2 |
+1 |
+1 |
+1 |
|
π / 2 |
+1 |
+1 |
+1 |
0 |
-1 |
-1 |
-1 |
|
0 |
-1 |
-1 |
-1 |
0 |
-1 |
-1 |
+1 |
|
0 |
-1 |
-1 |
+1 |
0 |
-1 |
+1 |
-1 |
|
0 |
-1 |
+1 |
-1 |
0 |
-1 |
+1 |
+1 |
|
0 |
-1 |
+1 |
+1 |
0 |
+1 |
-1 |
-1 |
|
0 |
+1 |
-1 |
-1 |
0 |
+1 |
-1 |
+1 |
|
0 |
+1 |
-1 |
+1 |
0 |
+1 |
+1 |
-1 |
|
0 |
+1 |
+1 |
-1 |
0 |
+1 |
+1 |
+1 |
|
0 |
+1 |
+1 |
+1 |
− π / 2 |
-1 |
-1 |
-1 |
|
− π / 2 |
-1 |
-1 |
-1 |
− π / 2 |
-1 |
-1 |
+1 |
|
− π / 2 |
-1 |
-1 |
+1 |
− π / 2 |
-1 |
+1 |
-1 |
|
− π / 2 |
-1 |
+1 |
-1 |
− π / 2 |
-1 |
+1 |
+1 |
|
− π / 2 |
-1 |
+1 +1 |
|
− π / 2 |
+1 |
-1 |
-1 |
|
− π / 2 |
+1 |
-1 |
-1 |
− π / 2 +1 |
-1 |
+1 |
|
− π / 2 +1 |
-1 |
+1 |
||
− π / 2 +1 |
+1 |
-1 |
|
− π / 2 +1 |
+1 |
-1 |
||
− π / 2 |
+1 |
+1 |
+1 |
|
− π / 2 |
+1 |
+1 |
+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6. Решетчатая диаграмма |
|
|
|
|
|
сигнала ГММС |
|
|
|
10. Поясните смысл термина «память сигнала ГММС».
Ответ:
11. Поясните смысл термина “ спектральная плотность мощности сигнала” .
Ответ:
12. Как определяются ширина спектра сигнала ГММС?
Ответ:
13.Поясните способ оценки помехи от соседнего частотного канала за счет его внеполосного излучения.
Ответ: