Viacnásobný
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 56

Viacnásobný prístup Joe Montana IT 488 - Jeseň 2003 PowerPoint PPT Presentation


  • 56 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Viacnásobný prístup Joe Montana IT 488 - Jeseň 2003. preklad: D. Kraus, apr.2010. Program. Koncept viacnásobného prístupu FDMA TDMA CDMA On Board spracovanie. Koncept viacnásobného prístupu. Viacnásobný prístup - 1.

Download Presentation

Viacnásobný prístup Joe Montana IT 488 - Jeseň 2003

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Viacn sobn pr stup joe montana it 488 jese 2003

Viacnásobnýprístup

Joe Montana

IT 488 - Jeseň 2003

preklad: D. Kraus, apr.2010


Viacn sobn pr stup joe montana it 488 jese 2003

Program

  • Koncept viacnásobného prístupu

  • FDMA

  • TDMA

  • CDMA

  • On Board spracovanie


Koncept viacn sobn ho pr stupu

Koncept viacnásobného prístupu


Viacn sobn pr stup 1

Viacnásobný prístup - 1

  • Problém:Ako rozdelíme jeden transpondér medzi viacero pozemných staníc?

f1

f2

Satelitný transpondér

Je to problém optimalizácie


Viacn sobn pr stup 2

Viacnásobný prístup - 2

  • Čo všetko treba optimalizovať:

    • Satelitná kapacita (príjmová položka)

    • Využitie spektra (problém koordinácie)

    • Prepojenosť (problém pokrytia viacerých uzemí)

    • Flexibilita (problém kolísania odberu)

    • Adaptabilita (problém zmiešanej prevádzky)

    • Úspech u užívateľov (problém podielu na trhu)

    • Výkon satelitu

    • Náklady

Veľmi, veľmi, ojedinele jednoduché optimum; skoro vždy kompromisné riešenie


Ako oddel te jednotliv ch u vate ov

Ako oddelíte jednotlivých užívateľov?

  • Označenie signálujedinečným spôsobomna vysielači

    • Jedinečný frekvenčný slotFDMA

    • Jedinečný časový slotTDMA

    • Jedinečný kódCDMA

  • Rozpoznanie jedinečnú črtukaždého signáluna prijímači


Rozpozn vanie kan lov

Rozpoznávanie kanálov?

  • FDMA

    • Pásmový filter vyberá signálv správnom frekvenčnom slote

  • TDMA

    • De-multiplexer “zachytáva” signál v správnom časovom slote

  • CDMA

    • De-rozširovača de-hopper vyberásignál so správnym kódom

Pri kódovní priamym násobením rozprestierajúcou sekvenciou

S preskakovaním frekvencie (freq.hopping)


Viacn sobn pr stup 3a

Viacnásobný prístup - 3A

Fig. 6.1 (vrchná časť) v texte


Multiple access 3b

MULTIPLE ACCESS - 3B

Fig. 6.1 (spodná časť) v texte


Viacn sobn pr stup 4

Viacnásobný prístup - 4

  • Ak je časť zdroja (frekvencia, čas, kód) pridelená vopred, volá sa topred-pridelený (?) viacnásobný prístup alebo fixný viacnásobný prístup

  • Ak je rozsah zdroja pridelený podľa podmienok prevádzky - dynamickým spôsobom – ide o viacnásobný prístupna základe požiadavky - DAMA (DEMAND ASSIGNED MULTIPLE ACCESS)


Viacn sobn pr stup joe montana it 488 jese 2003

FDMA


Viacn sobn pr stup joe montana it 488 jese 2003

FDMA

  • Zdieľanie frekvencie

    • Čas je spoločný pre všetky signály

  • Vytvoreniefrekvenčného plánupodľa kapacitných požiadaviek užívateľa

  • Nahrávací plán transpondéra pre minimalizáciu IM produktov

Nahrávací plán transpondéra


Fdma transponder loading plan

FDMA TRANSPONDER LOADING PLAN

Jeden veľký a štyrimalé digitálne signály

Štyri stredne veľké FM signály

Poskytnutá šírka pásma transpondérazvyčajne od 27 do 72 MHz

Dôležité na vypočítanieintermodulačných produktov


Intermodulation

INTERMODULATION

  • Intermodulácia

    • Keď je dva alebo viac signálov prítomných v kanáli, tieto signály sa môžu spolu zmiešať a vytvoriť určité nechcené produkty

    • S tromi signálmi, 1, 2a 3, prítomnými v kanáli, IM produkty môžu byť druhého, tretieho,štvrtého stupňa (rádu), atď.

stupeň IM produktov


R d im produktov

Rád IM produktov

  • Produkty 2.rádu: 1 + 2, 2 + 3, 1 + 3

  • 3.rád: 1 + 2 + 3o, 21 - 2, 22 - 1..

  • Zvyčajneiba IM produkty nepárnych rádov sa nachádzajú v priepustnom pásme kanála.

  • Amplitúda IM produktov klesá so stúpajúcim rádom

  • Iba IM produkty 3.rádusú väčšinou dôležité

výstupný odstup – „output back-off“(OBO): pomer medzi výstupným saturačným výkonom zosilňovača apriemerným výkonom výstupného signálu

3-IM produktysú veľmi citlivéna malé signálovézmeny. Preto IM šumsa môže zmeniť prudkos parametrom „výstupný odstup“ zosilňovača


Pr klad na im

Príklad na IM

  • Máme dva 10 MHz signály na frekv. 6,01 GHz a 6,02 GHz v strede 72 MHz transpondéra

  • 2-IM produktjena frekvencii 12.03 GHz

  • 3-IM produkty sú na frekvenciách [2(6.01) - 6.02] = 6.00 and [2(6.02) - 6.01] = 6.03 GHz

3-IM produkty


Obmedzenia pr stupu fdma

Obmedzeniaprístupu FDMA

  • Intermódy spôsobujú zlyhanie C/N

  • Spätná väzba je potrebná na redukciu IM

  • Časti pásma nemôžu byť použité kvôli IM

  • Výkon transpondérasa rozdelí medzi viaceré nosné

  • Výkonové vyrovnávanie musí byť spravené opatrne

  • Frekvencie sa naviažu na cesty

Podľa vzorypodľazemských analógových telekomov, a tak nie celkom použiteľné pre satelitné “prenosové” kapacity


Viacn sobn pr stup joe montana it 488 jese 2003

TDMA


Viacn sobn pr stup joe montana it 488 jese 2003

TDMA

  • Zdieľanie času

    • Frekvencia je spoločná pre všetky signály

  • Vytvorenie časového plánupodľa kapacitných požiadaviek užívateľa

  • Veľké systémové časové plánymôžu byť zložitéa náročné na zmenu

Impulzový časový plán (jedná sa o rádioimpulzy – bursty) (Burst time plane)


Impulzov asov pl n

Impulzový časový plán

#1

#2

#3

#N

čas

Časový rámecpreimpulzový časový plán

Užívatelia vlastniaučitý podielpodľa impulzívneho časového plánu

poznámka: (1)ochranné časy medzi impulzmi

(2) Dĺžka impulzu šírka prideleného pásma


Tdma 1

TDMA - 1

  • Koncept:

  • Každá pozemná stanica prenášaIN sekvenciu

  • Prenos burstov prichádzado satelituz mnohých pozemných staníc správnym sôsoboma v správnom poradí


Tdma 2

TDMA - 2

bursty

Pozn.:realizácia správneho načasovania použitímReferenčného prenosu


Tdma 3

slovo burst sa nepreklada (znamena skupinu impulzov)

traffic = prevádzka

TDMA - 3

Rámec

“Trafikový výbuch”

Pre-amble poskytuje synchronizáciu v každom trafikovom výbuchu signalizujúc informácie (e/s tx, e/s rx, atď.), a dáta

“Pre-amble”

„ Pred začatím“


Tdma 4

TDMA - 4

  • Načasovanie je dosiahnuté

    • organizovaním TDMA prenosov do rámcov

    • každá e/s vysiela raz za rámec tak, že jej výbuch začína opúšťať satelit v špecifickom časovom intervale pred (alebo po) začatí referenčného výbuchu

  • Minimálna dĺžka rámca je 125 s

    • 125 s  1 hlasový kanál na 8 kHz


Tdma 5

TDMA - 5

  • Referenčné výbuchy a pre-amble sú systémom pridané a neprinášajú žiadny zisk

  • Trafikové bity prinášajú zisk

  • Potreba minimalizácie systémovej réžie nákladov ?

  • Komplikovaný kompromis medzi s počtom hlasov (alebo dát), bitovou rýchlosťou, počtom burstov, atď


Tdma 6

TDMA - 6

Počet výbuchov v jednom rámci

Počet bitov v každom „pre-amle“

Rýchlosť bitového prenosu

Počet hlasových kanálov

Rámcová perióda

Rýchlosť bitového prenosu pre jeden hlasový kanál

Pre INTELSATR = 120 Mbit/s a TF = 2 ms

Žiadny prídavok na ochranný čas


Tdma 7

TDMA - 7

  • PROBLÉM

    • Doba oneskorenia ku GEO satelitom je  120 ms

    • TDMA Rámcová dĺžka je 125 s až 2 ms

    • Na ceste k satelitu môže v každom okamihu existovať až 1000 rámcov

  • V systéme TDMA je teda rozhodujúce (na)časovanie


Dlh tdma r mce

DLHÉ TDMA RÁMCE

  • Na zredukovanie hlavičiek použite dlhšie rámce

    • 125 s rámec:1 slovo/rámec

    • 500 s rámec:4 slová/rámec

    • 2000 s rámec:16 slov/rámec

2000 s = 2 ms = INTELSAT TDMA štandard

POZNÁMKA: 1 slovo je 8-bitová vzorka digitalizovanej reči, a “terestriálny kanál” so 64 kbit/s

8 kHz × 8 bitov = 64 kbit/s


Tdma pr klad 1

TDMA PRÍKLAD - 1

  • Šírka pásma transpondéra =36 MHz

  • Bitová rýchlosť (QPSK) 60 Mbit/s = 60 bitov/s

  • 4 stanice zdieľajú transpondér pri používaní TDMA; 125 s rámce

  • „Predpona“ = 240 bitov

  • „Ochranný interval“ = 1.6 s

Za predpokladu že sme nepomiešali symboliku


Tdma pr klad 2

TDMA PRÍKLAD - 2

RÁMEC= 125 s

#1

#2

#3

#4

Ochranný interv. 96 bitov = 1.6 s

Najprv: nakresliteČasovo obnovovací diagramaby ste získali predstavu o spôsobe, akým je rámec zostavený

Prevádzka: N bitovpovedzme = T s

predpona 240 bitov= 4 s @ 60 bitov/ s


Tdma pr klad 3

TDMA PRÍKLAD - 3

  • S TDMA PRÍKLADOM

    • (a) Aká je kapacita transpondéra pokiaľ ide o 64 kbit/s rečové kanály?

    • (b) Koľko kanálov dokáže vysielať každá pozemská stanica?

  • ODPOVEĎ

    • (a) V rámci 125 s sú štyri vysielajúce pozemné stanice, takže máme


Tdma pr klad 4

TDMA PRÍKLAD - 4

  • 125 s rámec znamená125 = (44 s) + (41.6 s) + (4T s)

4 pozemné stanice, 4 s predpona; 1,6 s ochr.interval, T s prevádzkové bity

Teda T = (125 - 16 - 6.4)/4 = 25.65 s60 Mbit/s  60 bits/s, teda 25.65 s = 1539 bitovpreto kanály/pozemná stanica= 1539/8 = 192(.375)

8 bitov/slovo pre hlasový kanál


Tdma pr klad 5

TDMA PRÍKLAD - 5

  • (a) Aká je kapacita transpondéra, pokiaľ ide o 64 kbit/s rečové kanály?Odpoveď:768 (64 kbit/s) hlasových kanálov

  • (b) Koľko kanálov dokáže vysielať každá pozemná stanica?Odpoveď:192 (64 kbit/s) hlasových kanálov


Tdma pr klad 6

TDMA PRÍKLAD - 6

  • Čo by sa stalo v predošlom príkladeak použijeme 2 msdĺžku rámca systému INTELSAT?2 ms = 2000 s = 44 + 41.6 + 4TPreto T = 494,4 sa pretože je 60 bitov/s (60 Mbit/s), vyšlo nám T  29664 bitov

Nezabúdajme, máme 128 bitov pre satelitný kanál


Tdma pr klad 7

TDMA PRÍKLAD - 7

  • So 128 bitmi pre satelitný kanál mámepočet kanálov/prístup = 29664/128 = 231(.75)

  • Kapacita sa zvýšila v dôsledku menšej hlavičky125 s rámec 192 kanálov/prístup2 ms rámec 231 kanálov/prístup


Tdma synchroniz cia

TDMA SYNCHRONIZÁCIA

  • Odštartovanie vyžaduje starostlivosť!!

  • Potreba nájsť správny rozsah pre satelit

    • Slučka (pošle PN sekvenciu)

    • Použitie načasovania informácie z riadiacej pozemnej stanice

  • Vzdialenosť satelitu sa nepretržite mení

    • Pozemná stanica musí monitorovať pozíciu burstu vo vnútri rámcaPO CELÚ DOBU


Tdma zhrnutie 1

TDMA ZHRNUTIE - 1

  • VÝHODY

    • Žiadne intermodulačné produkty (keď je plne obsadený transpondér)

    • Prevádzka možná aj pri nasýtenom transpondéri

    • Dobrý pre dáta

    • S flexibilným synchronizačným termínovým plánom sa kapacita pripojenia bude optimalizovať


Tdma zhrnutie 2

TDMA ZHRNUTIE - 2

  • NEVÝHODY

    • Zložitosť

    • Vysoká nárazová (maximálna možná) rýchlosť – burst rate

    • Musí sa udržiavať synchronizácia


Viacn sobn pr stup joe montana it 488 jese 2003

CDMA


Cdma 1

CDMA - 1

  • ZDIEĽANÝ ČAS AJ FREKVENCIE

    • ODDELENIE SIGNÁLOV JE POMOCOU JEDINEČNÝCH KÓDOV

  • KAŽDÉMU POUŽÍVAŤEĽOVI JE PRIDELENÝ KÓD

    • STANICA 1KÓD 1

    • STANICA 2KÓD 2

  • PRÍJMAČ VYHĽADÁVA KÓDY

  • KÓDOVACIA RÝCHLOSŤ>> DÁTOVÁRÝCHLOSŤ


Cdma 2

CDMA - 2

  • SYSTÉMOVÝ OPERÁTOR -ALEBO JEDNOTLIVÉ PÁRY POUŽÍVATEĽOV - PRIDELIA UNIKÁTNE ROZPRESTIERAJÚCE ALEBO PRESKOKOVÉ KÓDYKAŽDEJ DUPLEXNEJ LINKE

  • CDMA JE RIEŠENÍM PRE VÁŽNE RUŠENÉ PROSTREDIE, ZVYČAJNE SO STRATAMI KAPACITY POROVNATEĽNÝMI S TDMA A FDMA


Cdma 3

CDMA - 3

Používateľ #N

Výkon

Používatelia#1, #2, #3 a #4

TRANSPONDÉROVÉPÁSMO


K dovo delen viacn sobn pr stup cdma

KÓDOVO DELENÝ VIACNÁSOBNÝ PRÍSTUP - CDMA

  • VŠETCI POUŽÍVATELIA ZDIEĽAJÚ ROVNAKÝ ČAS AFREKVENCIU

  • SIGNÁLY SÚ ODDELENÉ POMOCOU JEDINEČNÉHO KÓDU

    • Kódy musia byť "ortogonálne" tak, aby používateľ A nereagoval na kód určený pre používateľa B

    • Kódy sú zvyčajne veľmi dlhé: PN- sekvencia, Gold- alebo Kasami kódy


Cdma 11

CDMA - 1

  • CDMA MÔŽE BYŤ JEDEN Z TROCH TYPOV

    • Priama sekvencia (rozprestreté spektrum)

      • Zaberá celú šírku pásma po celú dobu

    • Frekvenčné „skákanie“ (prepínanie) -hopping

      • Pár frekvencií (jedna pre "1" a jedna pre "0") skočí cez plnú šírku pásma náhodne

    • Hybrid tvorený priamo rozprestierajúcou pseudonáhodnou sekvenciou a frekvenčným skákaním

Sústredíme sa na „Priamu sekvenciu“


Direct sequence cdma 1

DIRECT SEQUENCE CDMA - 1

  • Násobenie informačného toku (dát) PN kódom s vysokou rýchlosťou

  • Používa dva kódy: jeden pre "1" a jeden pre "0"

  • 1 dátový bit veľa “Čipov” napr. 2.4 kbit/s  1 Mbit/s

Čipová rýchlosť je v podstate kódová rýchlosť od sekvencie PN generátora

„Rozprestierajúci faktor" je  400, môžeme ho uvažovať ako kódovací zisk


Direct sekvence cdma 2

DIRECT SEKVENCE CDMA - 2

Úzkopásmové dáta “rozprestreté” po celej šírke pásma

Úzkopásmové dáta

Pridané ďalšie rozprestreté signály;kanál je zaplnený mnohým signálmi podobnými šumu

Inverzný proces (opačný k rozprestieraniu spektra) vyberie požadovaný kanál zo šumu.


Direct sequence cdma 2

DIRECT SEQUENCE CDMA - 2

Modulátor

Odchádzajúci rozširujúci tok bitov

Prichádzajúci tok bitov

Rozširovaciasekvencia

Každý prichádzajúci bit sa vynásobí PN sekvenciou

Rozširovacia PN sekvencia

Obrázok 6.16 v texte


Direct sequence cdma 3

DIRECT SEQUENCE CDMA - 3

Modulátor

Prichádzajúci rozprestreý tok bitov

Obnovený tok bitov

Rozdeľovacia sekvencia

Prichádzajúci tok bitov násobený synchronizovanou kópiou PN sekvencie

‘despreading’ PN sekvencia

Obrázok 6.18 v texte


Cdma sp ektrum

CDMA SPEKTRUM

Ostatní používatelia v kanáli vyzerajú rovnako ako šum

  • PLOCHÉ – zvyčajne nižšie ako šum

  • Kód musí byť komprimovaný(rozdeľujúci),aby zdvihol signál nad šum

  • Prijímač sa musí synchronizovať s kódom sekvencie, ktorý je nižší ako šum

  • Vyžaduje použitie korelátora, generátora a ..... trpezlivosť

Zaberie to chvíľu “ale dostaví sa to”


Cdma ap lik cie

CDMA APLIKÁCIE

  • VOJSKO

    • Anti-rušivé (Anti-Jam... AJ)

    • Nízka pravdepodobnosť odpočúvania (Low Probability of Intercept - LPI)

  • KOMERČNÉ

    • VSATs (vďaka širokému pokrytiu – široký zväzok)

    • GPS

    • Mikrovlnné celulárne systémy


On board processing spracovanie na satelite

On Board Processing - Spracovanie na satelite


Po iadavky na satelit 1

POŽIADAVKY na satelit - 1

  • LEO SYSTÉM

    • Prispôsobiť sa rýchlemu pohybu satelitu, ktorý spôsobuje

      • rýchle zmeny v dĺžke trasy (čas príchodu a problémy s vyrovnávaním výkonu)

      • rýchle zmeny v uhle viditeľnosti (problémy s prostredím s viaccestným šírením a blokovaním signálu)

      • rýchle zmeny v Dopplerovom rozšírení (rozšírené spektrum)


Po iadavky na satelit 2

POŽIADAVKY na satelit - 2

  • GEO SYSTÉM

    • Prispôsobiť sa dlhšej trase k satelitu, ktorá spôsobuje

      • vysoké strat prenosom (nízke EIRP a/alebokapacitný problém)

      • Dlhé oneskorenie (protokolový problém vyžadujúci emuláciu, alebo “spoofing ” procedúra)

      • Veľká stopa satelitnej antény (problém pri frekvenčnom opakovaní)

Oba systémy GEO a LEO teraz využívajú rozsiahle OBB technologické prístupy


Ob p onboard processing pr stupy

OBP(OnBoard Processing) PRÍSTUPY

  • Prijímanie agregovaného vzostupného kanála (-ov)

  • Rozpoznanie každého (úzkopásmového) vzostupného signálu

  • Spracovanie každého vzostupného signálu tak, že

    • odstraňuje chyby

    • číta adresy

  • Prebaľovanie signálov do veľkého TDM toku

  • Vysielanie TDM toku

MF-TDMA prístup sa javí ako “schodná cesta“


Mf tdma internet s c

MF-TDMA INTERNET S/C

Zostupný TDM tok na hub

Prichádzajúce vzostupné TDM VSAT zhluky


Mf tdma v hody

MF-TDMA VÝHODY

  • Relatívne úzkopásmová vzostupná linka

  • Detekcia signálu na satelite umožňuje

    • Vykonať kontrolu U/L výkonu

    • Palubnésmerovanie prevádzky

    • Detekciu a opravu chýb v u/l signáloch

  • TDM downlink umožňuje pomerne jednoduché zachytenie požadovaných signálov vracajúcich sa na terminál


  • Login