Cuprins

Aceasta lucrare poate fi descarcata doar daca ai statut PREMIUM si are scop consultativ. Pentru a descarca aceasta lucrare trebuie sa fii utilizator inregistrat.

Extras din document

CUPRINS
Cuprins i
Lista figurilor iii
Capitolul 1. Introducere
1.1. Prezentare generala 3
1.2. Generalitati cu privire la accesul multiplu 3
1.3. Lucrari anterioare 5
1.4. Continutul si finalitatea proiectului 6
Capitolul 2. Sisteme SSI conventionale
2.1. Caracteristici generale ale SSI clasice 11
2.2. Tehnica de tip secventa directa (SD) 12
2.2.1. Prezentare generala 12
2.2.2. Caracteristicile modulatiei bifazice utilizate 13
2.2.3. Parametrii SSI-SD 14
2.2.4. Corelatia si demodulatia la SSI-SD 15
2.2.5. Performantele sistemului in prezenta interferentei 16
2.3. Tehnica de tip salt de frecventa (SF) 18
2.3.1. Prezentare generala 18
2.3.2. Parametrii caracteristici ai SSI-SF 20
2.4. Tehnica de tip salt in timp (ST) 21
2.5. Tehnici SSI hibride 22
2.6. Generatoare de secvente PN 23
2.6.1. Parametrii secventelor PN 23
2.6.2. Tipuri de coduri PN 24
2.7. Sincronizarea secventelor PN 31
2.7.1. Surse care determina nesincronizarea generatoarelor PN 31
2.7.2. Faza de achizitie 32
2.7.3. Faza de urmarire 34
Capitolul 3. Generatoare haotice
3.1. Generalitati despre sistemele dinamice 39
3.2. Cerinte ce se impun secventelor haotice pentru a fi utilizate in SSI 41
3.3. Metode pentru prelucrarea secventelor haotice 43
3.3.1. Utilizarea unui filtru pentru largirea benzii secventei generate 43
3.3.2. imprastierea secventei haotice folosind un set de coduri 45
3.4. Tipuri de generatoare haotice 47
3.4.1. Circuitul Chua 47
3.4.2. Generatorul de tip logistic 55
3.4.3. Generatorul de tip tent 59
3.4.4. Generatoare in timp discret de tip Markov 61
Capitolul 4. Metode de sincronizare si modulatie
4.1. Metode de sincronizare 69
4.1.1. Generalitati 69
4.1.2. Principiul metodei de sincronizare prin descompunerea in subsisteme 70
4.1.3. Sincronizarea prin REACTIE LINIARA 73
4.1.4. Sincronizarea prin metoda sistemului invers 74
4.2. Motode de modulatie 76
4.2.1. Prezentare generala a metodelor de modulatie 76
4.2.2. Modulatia prin mascarea haotica 77
4.2.3. Modulatia haotica directa 77
4.2.4. Modulatia haotica parametrica 78
4.2.5. Modulatia prin comutare haotica - CSK 79
4.2.6. Modulatia de tip DCSK 81
4.2.7. Modulatia de tip FM-DCSK 82
4.2.8. Modulatia haotica prin control predictiv 82
Capitolul 5. Sisteme SSI cu secvente haotice
5.1. Generalitati cu privire la avantajele utilizarii SSI cu secvente haotice 89
5.2. Analiza sistemelor SSI bazate pe secvente haotice 90
5.2.1. Modelarea unui sistem SSI cu secventa directa cu purtatoare haotica 90
5.2.2. Comportarea sistemului in cazul accesului multiplu 91
5.2.3. Influenta sincronizarii celor doua sisteme haotice asupra functionarii sistemului 93
5.2.4. Rejectia interferentei si zgomotului introdus de canal 94
5.2.5. Interferenta in cazul accesului multiplu 94
5.2.6. Modelarea unui sistem cu salt de frecventa cu purtatoare haotica 95
5.3. Comparatie intre secventele haotice si codurile m si Gold in cazul sistemelor
CDMA 97
5.3.1. Structura unui sistem DS-CDMA cu secvente complexe de imprastiere 97
5.3.2. Generarea secventelor cu functii haotice iterative 99
5.3.3. Comparatie intre un generator haotic de tip Bernoulli si codurile clasice de
imprastiere 101
5.4. Tehnici de multiplexare utilizind secvente haotice 103
5.4.1. Multiplexare cu diviziune in frecventa folosind secvente haotice 103
5.4.2. Multiplexare cu diviziune in timp folosind secvente haotice 104
5.4.3. Multiplexare cu diviziune in amplitudine folosind secvente haotice 105
5.5. Structuri de sisteme CDMA si (CD)2MA 106
5.5.1. Notiunea de (CD)2MA 106
5.5.2. Schema unui sistem (CD)2MA 106
5.5.3. Sincronizarea in impuls a sistemelor haotice 108
5.5.4. Metode de modulatie si demodulatie utilizate 111
5.5.5. Evaluarea performantelor sistemului (CD)2MA 115
Capitolul 6. Canal de comunicatie de banda larga
6.1. Introducere 121
6.2. Modelul tip filtru FIR al canalului 121
6.2.1. Prezentarea principalelor caracteristici ale filtrului FIR ales 122
6.2.2. Modelarea coeficientilor filtrului 123
6.3. O alta metoda de modelare a canalului 125
6.4. Implementarea unui fading de tip Rayleigh 129
Capitolul 7. Prezentarea programului si algoritmilor
7.1. Prezentarea pachetului de programe 135
7.2. Prezentarea algoritmului de functionare 136
7.3. Prezentarea interfetei grafice 137
Capitolul 8. Concluzii si observatii 145
Anexe 149
Cuprins i

Alte date

? ?

1.1. Prezentare generala

De la inceputurile comunicatiei pe unde radio, in special in domeniul comunicatiilor militare s-a urmarit realizarea unor sisteme de transmisiuni cat mai putin sensibile la orice tip de perturbatii fie ele naturale sau artificiale.

Astfel, in anii 80 in SUA (atunci au aparut si primele lucrari in domeniu) s-a conceput o prima generatie de sisteme de transmisiuni cu spectru imprastiat (SSI). În cadrul acestor cercetari s - a dezvoltat tehnologia semnalelor cu spectru imprastiat pentru comunicatii digitale, folosite in scopuri militare, atat pentru a da rezistenta impotriva interceptarilor inamice cat si pentru a ascunde semnalul transmitandu-l la puteri mici, astfel facandu-l dificil pentru un ascultator neavizat sa detecteze prezenta sa in zgomot, sau sa faca posibil pentru mai multe terminale sa comunice pe acelasi canal.

Pornind din acest punct multe alte tari si firme au finantat numeroase programe de cercetare ceea ce a dus la generatia de sisteme de comunicatie cu spectru imprastiat ce exista pe piata si se dezvolta astazi.

Spre deosebire de SSI cercetarea in domeniul sistemelor de comunicatii pe purtatoare haotica a luat amploare abia in ultimul deceniu.

Acest tip de sistem poate aparea ca o solutie la cresterea exploziva a pietei in domeniul comunicatiilor personale (mai ales in domeniul civil), al carei scop este posibilitatea transmiterii semnalelor vocale sau a datelor intre statii mobile. Pentru a asigura acest tip de servicii, sunt necesare legaturi radio pentru un numar mare de terminale in zone dens populate folosind acelasi canal de comunicatii. Utilizarea de catre mai multe sisteme de comunicatie a aceluiasi canal fizic a fost denumita acces multiplu.

1.2. Generalitati cu privire la accesul multiplu

Astfel, daca diversi utilizatori transmit semnale informationale pe acelasi canal fizic, atunci fiecare receptor corespondent trebuie sa fie capabil sa-si separe semnalul care ii este destinat din amestecul cu celelalte semnale informationale si a perturbatiilor introduse de canal.

Separarea cailor este realizata prin intermediul semnalelor ortogonale. Doua semnale xi(t) si xj(t) sunt ortogonale daca:

(1.1)

unde prin Xi(?) si Xj(?) s-au notat transformatele Fourier ale semnalelor xi(t) si xj(t).

Astfel se observa ca ortogonalitatea poate fi indeplinita in mai multe feluri:

a) În domeniul timp, daca semnalele xi(t) si xj(t) sunt diferite de zero doar in intervale de timp disjuncte, atunci integrala din domeniul timp din relatia de mai sus se anuleaza. Aceasta proprietate permite realizarea accesului multiplu cu diviziune in timp (Time Division Multiple Access - TDMA).

b) În domeniul frecventa, daca spectrele Xi(?) si Xj(?), corespunzatoare celor doua semnale xi(t) si xj(t), nu se suprapun in domeniul frecventa, adica, spectrele sunt diferite de zero doar pe suporturi diferite de frecventa. Aceasta proprietate permite realizarea accesului multiplu cu diviziune in frecventa (Frequency Division Multiple Access - FDMA).

c) Diviziunea in cod.

În acest caz, semnalele xi(t) si xj(t) se pot suprapune in timp si/sau in frecventa, insa, integralele lor de convolutie sunt nule. Adica, la receptie, utilizatorul avizat va compara prin corelatie semnalul receptionat cu cheia sau codul folosit si de corespondent la emisie. În acest caz, integrala de convolutie are o valoare mult mai mare decat in cazul altor utilizatori (pentru care, in mod ideal corelatia este nula).

Utilizatorii sunt separati (la emisie si la receptie) prin asignarea lor (distincta) la un set de coduri ortogonale, care sunt alese pentru a utiliza eficient resursele canalului. Acest mod de abordare este cunoscut ca tehnica accesului multiplu cu diviziune in cod (Code Division Multiple Access - CDMA).

O caracteristica a sistemelor ce utilizeaza tehnica CDMA este faptul ca ocupa o banda de frecvente care este mult mai larga decat ar fi cea necesara pentru semnalele informationale, acest lucru fiind compensat de accesul multiplu.

Datorita numarului mare de utilizatori, apare mai importanta problema limitarii interferentelor intre terminale decat a zgomotelor naturale din canal. Cea mai buna strategie in acest caz, unde fiecare utilizator apare ca o interferenta pentru orice alt utilizator, este de a transforma fiecare semnal transmis pe linie sa arate ca un zgomot Gaussian.

Sunt doua posibilitati prin care un semnal poate fi transformat pentru a arata ca un zgomot de banda larga si anume: prin “imprastierea” fiecarui simbol folosind o secventa pseudoaleatoare (principiul de baza al sistemelor SSI) pentru a mari largimea benzii semnalului transmis, sau prin a reprezenta fiecare simbol pritr-o forma de unda de “zgomot”.

Dar la aceste tipuri de sisteme apar limitari datorita caracterului periodic al secventelor PN, de numarul limitat al secventelor ortogonale, si de natura periodica a purtatoarei. O alta problema o reprezinta faptul ca ortogonalitatea secventelor PN necesita sincronizarea tuturor secventelor de imprastiere ce se folosesc in aceeasi banda de frecventa, adica intregul sistem ar trebui sincronizat.

În practica insa asa ceva ar fi imposibil de realizat asa incat la demodulare se foloseste o functie de corelatie ce face produsul intre semnalul emis pentru un anume utilizator cu secventa PN proprie a receptorului destinatie. Aceasta operatie este numita adunarea (spectrului), tinand cont ca multiplicarea cu semanlul PN la receptor are ca efect opusul operatiei de imprastiere de la emitator.

A doua metoda expusa mai sus, ca o alternativa la semnalele cu spectru imprastiat apare posibilitatea transmiterii unor secvente de tip zgomot, nu ca o suma de functii periodice de baza, dar ca o suma de functii haotice.

Sistemele dinamice deterministe sunt acele sisteme ale caror stari se schimba in timp intr-o forma determinista. Ele pot fi descrise matematic prin ecuatii diferentiale sau ecuatii cu diferente, depinzand daca ele evolueza in timp continuu sau in timp discret.

Sistemele haotice au insa o evolutie ulterioara care depinde foarte mult de conditiile initiale, o eventuala perturbatie in sistem determinand o schimbare foarte mare a parametrilor sistemului.

O proprietate a semnalelor haotice este faptul ca functia lor de autocorelatie are un varf in zero si apoi scade foarte rapid. Astfel, semnalele haotice avand o structura determinista face posibila generarea semnalelor haotice de tip zgomot si utilizarea lor in comunicatii, cel putin teoretic.

Însa o problema importanta o punea sincronizarea generatoarelor haotice, cel de la emitator si respectiv cel de la receptor. În lucrarea lui Pecora si Carroll problema sincronizarii celor doua sisteme haotice fiind rezolvata, au aparut propuneri de sisteme bazate pe haos folosind diferite tipuri de modulatii si sincronizari.

1.3. Lucrari anterioare

Aceasta lucrare isi propune sa fie o continuare a proiectelor de stat elaborate de Doru Munteanu si Andrei Dorin care s-au ocupat de metode de sincronizare si modulatie a sistemelor haotice folosite in principal pentru transmisia informatiei de tip digital. Scopul acestei lucrari este de a utiliza aceste principii pentru elaborarea si simularea unui sistem cu purtatoare haotica care sa permita transmiterea informatiei la viteze mai mari si la un raport semnal zgomot mult mai mic decat in cazul sistemelor de transmisiuni haotice clasice.

De asemenea am studiat lucrari care se ocupau de: studiul sistemelor de comunicatie cu spectru imprastiat: [1], [2], [3], [6], studiul canalului de comunicatii pentru sistemele de transmisiuni mobile: [4], [5], [6], [7], analiza metodelor de sincronizare si modulatie a sistemelor haotice: [11], [13], [14], [15], [16], [21], analiza performantelor generatoarelor haotice pentru utilizarea lor in sisteme de transmisiuni cu spectru imprastiat: [19], [20], [21], [9], implementarea unor sisteme cu spectru imprastiat cu secvente haotice precum si metode de multiplexare in care semnalul de comanda este haotic: [17], [11], [18].

1.3. Continutul si finalitatea proiectului

Lucrarea de fata isi propune sa faca o analiza in general a tipurilor de sisteme de comunicatii cu spectru imprastiat atat clasice cat si cu purtatoare haotica precum si obtinerea unor rezultate experimentale asupra performantelor unor astfel de sisteme. Structura pe capitole si problemele tratate la fiecare in parte sunt descrise mai jos:

În capitolul 2 voi face o prezentare a sistemelor cu spectru imprastiat clasice, ale tipurilor de modulatii si de sincronizare folosite in cadrul acestor sisteme si a performantelor acestora.

În capitolul 3 voi prezenta pe scurt teoria sistemelor dinamice, metode ce pot fi folosite pentru a imbunatatii perfomantele generatoarelor haotice ce sunt folosite ca purtatoare in telecomunicatii cu spectru imprastiat, precum si prezentarea catorva tipuri de sisteme ce se pot utiliza ca generatoare de purtatoare si parametrii acestora.

Capitolul 4 are ca scop prezentarea metodelor de sincronizare si modulatie de baza ce se pot utiliza in cadrul sistemelor de comunicatie haotice.

În capitolul 5 voi face tratarea teoretica a unui sistem de telecomunicatii cu purtatoare haotica, o comparatie intre generatoarele de secventele PN si generatoarele haotice, precum si prezentarea unei scheme de sistem cu purtatoare haotica si a performantelor acestuia pentru transmia pe diferite tipuri de canale si in diferite conditii de SNR.

Capitolul 6 se va ocupa de tratarea si prezentarea algoritmului pentru simularea unui canal de comunicatii pentru mai multe tipuri de canale, AWGN, in prezenta fadingului, in prezenta fadingului selectiv in frecventa.

Capitolul 7 va prezenta algoritmul programului de simulare realizat precum si explicarea interfetei grafice.

Finalitatea proiectului este punerea bazelor unui mediu de simulare a unor sisteme de comunicatie cu spectru imprastiat care sa ofere rezultate pertinente cu privire la performantele acestor sisteme. Astfel pornind de la acest mediu, impreuna cu pachetele de programe realizate aditional, un utilizator va putea analiza tipurile de secvente haotice ce pot fi utilizate, tipuri de canale pe care se face transmisia, forma semnalelor la detectie in functie de SNR etc.

Pe larg aceste probleme vor fi prezentate in capitolele care trateaza pe larg aceste teme.