Metode DE Analiză Spectrală A Comunicațiilor CU Spectru Împrăștiat

ACADEMIA FORȚELOR TERESTRE

„NICOLAE BĂLCESCU“

LUCRARE DE LICENȚĂ

TEMA: „METODE DE ANALIZĂ SPECTRALĂ A COMUNICAȚIILOR CU SPECTRU ÎMPRĂȘTIAT”

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC

Col. prof. univ.

dr. ing. BECHET PAUL

AUTOR

Stud. plt. REBREAN DORU

MARIUS

– SIBIU, 2016 –

REFERAT DE APRECIERE

a lucrării de licență

Numele și prenumele absolventului: ________________________________________________________________________________________________________________________

Domeniul de studii: ________________________________________________________________________________________________________________________

Programul de studii universitare de licență: ________________________________________________________________________________________________________________________

Tema lucrării de licență: ________________________________________________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________________________________________________________

Aprecieri asupra conținutului teoretic al lucrării de licență (se marchează cu X):

6. Aprecieri asupra părții practic-aplicative a lucrării de licență (se marchează cu X):

7. Aprecieri privind redactarea lucrării de licență:

8. Considerații finale: ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Apreciez lucrarea de licență cu nota _____________ și o recomand pentru a fi susținută în prezența comisiei examenului de licență.

Data Conducător științific

INTRODUCERE

În ultima perioadă, domeniul telecomunicațiilor a cunoscut o evoluție continuă și remarcabilă, de la telegrafie, până la televiziune, telefonie mobilă și internet. De-a lungul istoriei, o sumedenie de oameni de știință faimoși și-au adus aportul la ceea ce astăzi numim comunicații radio. Aceștia au depus o muncă extraordinară, deoarece neexistând suficiente surse biliografice, toate învățăturile au trebuit determinate prin ingeniozitate proprie. Toate realizările din domeniul comunicațiilor creându-se prin inteligență, spirit mare de inovație și curaj al unor oameni extrem de capabili.

În prezenta lucrare se vor utiliza cunoștiințe și experimente specifice undelor ultrascurte (VHF). Undele ultrascurte, fac parte din spectrul electromagnetic și includ orice tipuri de radiații cu lungimea de undă cuprinsă între 1-10 m precum și frecvența aflată în intervalul 30-300 MHz. Undele ultrascurte sunt folosite în diverse domenii precum: radio, televiziune și telefonie publică, știință, radiolocație, internet, cosmos etc, atât în mediul civil cât și în cel militar.

Revoluția tehnologică a dus la evoluții extraordinare pe toate planurile, dar mai ales în domeniul comunicațiilor, unde au avut loc schimbări excepționale. Comunicațiile reprezintă în momentul de față unul dintre domeniile indispensabile societății în care trăim. În altă ordine de idei, societatea depinde de comunicații, în sensul că orice sistem folosește în ansamblul său elemente de comunicații. Acestea fiind spuse, scopul acestei lucrări este de a tehnologie a sistemului de comunicații, mai precis tehnologia spectrului împrăștiat. Obiectivele de bază sunt studierea și analizarea capabilitățile spectrului împrăștiat, precum și importanța acestuia în contextul actual.

Comunicațiile ce folosesc spectrul împrăștiat s-au născut după al Doilea Război Mondial, în principal din considerații militare. Spectrul împrăștiat a reprezentat un apogeu al comunicațiilor la acea vreme, importanța lui fiind deosebită și în zilele noastre. Ceea ce îl face atât de special sunt capabilitățile pe care acesta poate să le ofere. Născut din concepția de superioritate informațională, comunicațiile cu spectru împrăștiat sunt capabile să ofere securitatea transmisiilor precum și rezistența la bruiaj. Acest lucru este datorat folosirii unui cod special care împrăștie semnalul purtător de informație într-o bandă mult mai largă, care în consecință este mult mai greu de gestionat de inamic în activitățile lui de bruiaj. Ceea ce a mai adus nou această tehnologie este conceptual de CDMA, folosirea codului de împrăștiere extinzând semnificativ numărul de abonați ce puteau face parte dintr-o rețea la momentul respectiv. Toate acestea, dar și multe altele au dus la o expansiune fenomenală a comunicațiilor, dar și la apariția de noi tehnologi dezvoltate de pe baza spectrului împrăștiat.

Prezenta lucrare analizează acest fenomen creat de spectrul împrăștiat din două perspective, una teoretică și alta practică. Fiecare din cele două parți fiind structurate pe capitole, trei respectiv două capitole, care tratează diferite subiecte.

În capitolul 1 sunt prezentate referințe teoretice cu privire la fundalul istoric în care s-a dezvoltat acest concept, dar de asemenea sunt prezentate în detaliu principiile de funcționare și beneficiile aduse de acest sistem. Capitolul 1 are funcție strict introductivă asupra temei și atrage atenția prin simplitatea cu care conceptele sunt explicate, dar și asupra aplicațiilor spectrului împrăștiat.

Capitolul 2 aduce o notă de autenticitate strictă a comunicațiilor cu spectru împrăștiat, aici fiind prezentate tipologia codurilor de împrăștiere tipice acestui tip de comunicații. Aceste coduri sunt prezentate în ordine cronologică, începând cu cele mai vechi și mai primitive, ajungând la cele mai noi și mai moderne. În cadrul acestui capitol, fiecare tipologie de cod este tratată individual, evidențiindu-se modul de generare și capabilitățile care le aduce. Totodată în cadrul acestui capitol sunt disponibile ilustrații și formule matematice de calcul al codurilor enunțate.

Ultimul capitol al părții teoretice, este unul de mare amploare. Acesta analizează tehnologiile folosite de către spectrul împrăștiat, modul de sincronizare a comunicațiilor la emisie și la recepție, parametrii folosiți de această tehnologie. Capitolul oferă informații variate privind cele patru tehnici ale spectrului împrăștiat, detaliind caracteristici commune ale acestora, cât și individuale. Sunt prezente ilustrații și formule matematice care să simplifice procesul de înțelegere și învățare, dat fiind faptul că fenomenul este destul de complex, în special în ceea ce privește sincronizarea.

Capitolele 4 și 5 reprezintă partea practică a acestei lucrări structurate fiecare pe două secțiuni. Prima secțiune, din capitolul 4, cuprinde o comparație între experimente teoretice, în programul RadioWorks și softul Radio Mobile. Cu ajutorul programului RadioWorks am determinat teoretic atenuările de propagare specifice modelului de predicție Hata pentru mediul urban. Ideea de bază a acestui experiment a fost determinarea influenței distanței și frecvenței folosite, în ceea ce privește comunicațiile cu salt de frecvență în mediul urban. Pentru cea de-a doua parte, folosind RadioMobile, măsurătorile de la primul punct s-au ridicat la un alt nivel, mult mai complex, unde intervine de data aceasta o simulare virtuală a legăturii. Pe lângă distanță și frecvență a fost posibilă studierea multor factori, precum tipul de climă, obstacole din teren sfericitatea pământului câștigul antenelor și multe altele. Rezultatele obținute la acest punct sunt mult mai veridice, însă comparația cu cele precedente ne ajută la realizarea amplorii proiectării unei legături radio cu salt de frecvență.

Ultimul capitol al prezentei lucrări cuprinde măsurătorile realizate practic, în condiții de vizibilitate directă,dar și în cazul în care pe traiectoria undelor intervin diverse obstacole. Măsurătorile au fost realizate la frecvențe diferite, pe distanțe diferite, evidențiind astfel nivelul atenuării la recepție. În această secțiune, am realizat o comparație între valorile determinate prin măsurători și valorile atenuărilor determinate conform teoriei lui Friss. Scopul acestei comparații este încă odată de a determina complexitatea procesului de management al rețelelor, dar și de a observa diferența mare de putere recepționată, comparând factorul teoretic cu cel experimental practic.

FUNDALUL ISTORIC, CUNOAȘTEREA ȘI ANALIZA SPECTRULUI ÎMPRĂȘTIAT

Fundalul istoric

Nevoia de dezvoltare a unei tehonologii precum cea a spectrului împrăștiat, își are originea în conflictele militare. Obținerea supremației informaționale pe câmpul de luptă este obligatorie în ceea ce privește determinarea părții beligerante victorioase. Transferul datelor cât mai rapid și cât mai sigur este factorul cheie în ceea ce privește comanda și controlul trupelor în orice acțiune militară contemporană. Această bătălie pentru supremația informațională a condus la o teribilă cursă a dezvoltărilor tehnologice din domeniul comunicațiilor militare, aceasta fiind și cazul apariției spectrului împrăștiat.

Bazele sistemelor cu sprectru împrăștiat au fost stabilite odată cu încheierea celui de-al Doilea Război Mondial, astfel începând cu ani 1950 au fost demarcate primele aplicații antijamming în comunicații de nivel tactic, precum și aplicații experimentale antimultipath. Pentru a înțelege mai bine tehnologia spectrului împrăștiat, dar și pentru a reflecta cât mai în detaliu caracteristicile acestei tehnici este necesară definirea ei după cum urmează:

“Spectrul împrăștiat este o modalitate de transmisie a datelor în care semnalul ocupă o bandă de frecvențe în exces față de minimul necesar pentru a transmite informația respectivă; împrăștierea benzii de frecvență este posibilă prin mijlocirea unui cod, care este independent de date, și printr-un receptor sincronizat care dispune de cod și care este folosit pentru a recompune semnalul în banda de bază, ulterior recuperând datele transmise.”

În ilustrația de mai jos se poate observa transformarea spectrului de frecvențe a unui semnal prin intermediul unui cod:

Figura 1. Procesul de împrăștiere a semnalului

Începând cu ani `60 au fost dezvoltate sisteme de comunicații militare care foloseau saltul în frecvență, dar și alte sisteme care foloseau coduri pseudo-aleatoare. Astfel a fost posibilă crearea unui sistem folosind coduri de împrăștiere, ce permitea alocarea mai multor abonați pe aceeași bandă de frecvență, un progres uriaș pentru comunicațiile radio, deoarece era înlăturată limitarea numărului de abonați din cauza benzii de frecvență (în cadrul tehnologiei FDMA) și a timpului(în cadrul tehnologiei TDMA). Un alt sistem interesant a fost creat de către Goldberg, acesta reușind să conbine secvențele pseudo-aleatoare cu Transformata Fourier, punând bazele mult cunoscutului concept de semnal divizat(multicarrier).

Cercetările asupra spectrului împrăștiat au continuat, iar sistemul a fost implementat și în cadrul societăților comerciale de la acea vreme. Roadele acestor cercetări au fost materializate prin capabilitățile sistemului din ce în ce mai crescute de a oferi acces multiplu utilizatorilor și capacități mărite de transmitere a datelor. O descoperire importantă în ceea ce privește dezvoltarea spectrului împrăștiat, aparține profesorilor Price și Green. Aceștia au inventat în 1958 receptorul RAKE, acest concept are un rol deosebit de important in ceea ce privește reducerea efectului multicale și a extragerii informației.

O altă perioadă importantă în revoluția comunicațiilor creată de spectrul împrăștiat, o reprezintă anii 80`, când omenirea a asistat la implementarea Sistemului Global de Telecomunicații Mobile cunoscut și sub numele de GSM. În cadrul acestui sistem a fost implementat saltulul de frecvență cu scopul de a diminua cât mai mult interferențele dintre utilizatorii care foloseau aceeași bandă de frecvență. Acesta a fost doar începutul implementării tehnicii spectrului împrăștiat, momentul său de glorie fiind folosirea tehnologiei CDMA în cadrul generației a 3-a(3G) de servicii de telecomunicații. Acestă nouă tehnologie CDMA are la bază spectrul împrăștiat, folosită în numeroase aplicații deoarece asigură accesul multiplu al clienților în corespondență cu capacități mari de date transmise.

Beneficii ale tehnologiei spectrului împrăștiat

Dacă în paginile anterioare este prezentat principiul de bază al spectrului împrăștiat, este momentul pentru a reliefa beneficiile acestuia, ce îmbunătățiri aduce sistemului de comunicații și de asemenea care sunt avantajele folosirii acestei tehnologii în detrimentul altora:

Evitarea intercepției

Securitatea transmisiei

Rezistență la fading

Acuratețe în poziționare chiar și la putere mică

Acces multiplu

Evitarea intercepției- în comunicațiile radio militare, intercepția ostilă este deseori folosită pentru diverse operații cum ar fi identificare, bruiaj, supraveghere sau recunoaștere. Interceptorul măsoară puterea transmisă din banda de frecvență alocată pentru a avea success în cadrul operațiilor anterior menționate. Ceea ce reușește această tehnologie este să împrăștie puterea transmisă pe o bandă mult mai mare decât cea necesară transmiterii informației. Acest lucru evident că micșorează desnsitatea puterii spectrale și în consecință ascunde informația transmisă în zgomotul de fundal. Astfel receptorul intenționat recuperează informația cu ajutorul câștigului de procesare generat în procesul de împrăștiere, pe când orice alt receptor neintenționat nu prezintă acest avantaj, iar ca urmare nu va fi capabil să acceseze informația. Datorită nivelului mic de putere la transmisie, semnalul transmis prin spectru împrăștiat este considerat a avea o probabilitate foarte mică de intercepție (LPI- Low Probability of Interception).

Securitatea transmisiei- informațiile transmise prin sistemul cu spectru împrăștiat nu pot fi recuperate fără a avea cunoștiință de secvențele codului de împrăștiere. Astfel, intimitatea clienților este protejată; ba chiar mai mult, faptul ca împrăștierea este independentă de procesul de modulație, este posibilă o oarecare flexibilitate în alegerea unei modulații de mapare a datelor.

Rezistența la fading- După cum se cunoaște, într-o propagare multicale, receptorul primește copii întârziate alea semnalului original transmis. Aceste copii recepționate interferează între ele cauzând ceea ce este descris ca fading. Rezistența semnalele împrăștiate la fading este dovedită prin faptul că, componentele multicale se presupun a fi independente, astfel dacă unele componente sunt afectate de fading, putem folosi celelalte componente pentru a recupera informațiile.

Acuratețe în poziționare- distanțele dintre două puncte pot fi detereminate măsurând timpul necesar unui semnal pentru a parcurge distanța dintre cele 2 puncte. Aceată tehnică este exploatată în Sistemul Global de Poziționare(GPS). În practică, timpul de tranzit dintre cele 2 puncte este determinat monitorizând corelația dintre secvențele de cod transmise și cele recepționate. Timpul de tranzit poate fi calculat multiplicând durata codului cu numărul biților de cod necesari pentru a alinia cele 2 secvențe. Astfel utilizând cei 24 de sateliți care orbitează Pământul, dar și secvențele de cod, sistemul GPS este în măsură să localizeze orice client de pe glob.

Acces multiplu- schemele de acces multiplu sunt destinate să faciliteze folosirea eficientă a resurselor unei rețele de către un grup de utilizatori. În mod convențional , două scheme sunt folosite: Frequency Division Multiple Access (FDMA) și Time Division Multiple Access (TDMA). În cadrul FDMA, spectrul radio este împărțit între utilizatori de așa manieră încât o fracțiune a canalului este alocată fiecărui utilizator la un moment dat. Pe de altă parte, în TDMA, fiecare utilizator este capabil să utilizeze tot spectrul la un moment concret de timp specificat. Spectrul împrăștiat oferă o nouă schemă de acces a rețelei folosind secvențe de cod unice. Utilizatorii transmit și recepționează semnalul cu interferențe interutilizatori, insă acestea pot fi controlate și minimizate datorită faptului că fiecare utilizator are propria secvență de cod unică. Această secvență de cod unică va oferi posibilitatea recuperării informației utile, în timp ce interferențele celorlalți utilizatori vor fi „ascunse” în zgomot și ignorate. Această tehnică poartă denumirea de Code Division Multiple Access (CDMA) și este una din tehnologiile de bază a generației 3 de comunicații (3G).

Principii ale comunicațiilor cu spectru împrăștiat

Expansiunea lățimii de bandă din cadrul spectrului împrăștiat este obținută printr-un process de codare, care este independent atât de mesajul transmis cât și de modulația folosită. Conceptul de spectru împrăștiat s-a dezvoltat din principiul teoremei lui Shannon. Dacă datele sunt transmise cu o rata Rb pe un canal a cărui bandă este mult mai mare decât rata Rb , teorema lui Shannon indică faptul că o bună comunicație poate fi realizată cu un SNR (Signal to Noise Ratio) redus. Totuși, dacă puterea de emisie este menținută fix, chiar dacă densitatea de putere scade substanțial, este generat un surplus de SNR, care poate fi folosit în combaterea interferențelor și a perturbațiilor. Acest surplus în SNR este denumit câștig de procesare și reprezintă unul dintre atributele comunicațiilor cu spectru împrăștiat.

Împrăștierea energiei este realizată prin modulația în fază a informației utile cu secvența de cod specifică utilizatorului. Această modulație reduce densitatea de putere a informației originale transformând-o într-una de nivel redus, încercând astfel ca semnalul transmis să fie ascuns în zgomotul Gaussian. La recepție, semnalul trebuie convertit în banda originală îngustă pentru a limita zgomotul ce acompania semnalul de bandă largă de la recepția antenei. Această conversie este posibilă la recepție cu ajutorul unei secvențe de cod generate local, care nu are alt rol decât acel de a reconfigura semnalul original. Ba chiar mai mult decât atât, acest process de reconstruire a semnalului util este acompaniată de împrăștierea puterii unui eventual bruiaj în zgomotul de fundal. Așadar, reconfigurarea semnalului dorit este acompaniată de reducerea impactului unui atac prin bruiaj asupra transmisiei de date.

TIPOLOGIA SECVENȚELOR DE ÎMPRĂȘTIERE

Secvențe aleatoare

De departe cele mai simple coduri de împrăștiere sunt cele aleatoare, după cum sunt și denumite. Chip-urile sunt alese între valorile de +1 și -1, acestea fiind independente unul față de celălat și au o probabilitate egală de apariție. Aceste coduri nu prezintă un randament foarte mare întrucât există probabilitatea destul de ridicată ca aceste secvențe să dispună de autocorelație sau intercorelație mare, ceea ce duce la o performanță scăzută a sistemului. Pentru o utilizare eficientă, secvențele de semnătură trebuie să îndeplinească anumite condiții:

Secvențele trebuie compuse din numere cu 2 niveluri

Autocorelația trebuie să aibă un maxim pentru a permite sincronizarea de cod

Codurile trebuie să prezinte o valoare mică a intercorelației. Numărul de utilizatori care pot accesa sistemul este invers proporțional cu valoarea intercorelației.

Frecvența de apariție a zerourilor și a unu-rilor trebuie să fie echilibrată întrucât doar astfel densitatea spectrală a energiei va fi distribuită uniform în bandă.

Secvențe de lungime M

Un alt tip de secvență de semnătură și de departe cel mai cunoscut este secvența M. Ea nu este altceva decât o secvență de pseudozgomot (PN-Pseudo-Noise) având o structură binară unipolară, fiind caracterizată de o periodicitate foarte mare. Câteva dintre principalele caracteristici ale acestui tip de cod sunt: autocorelația scăzută față de alte versiuni deplasate ale semnalului original, dar și intercorelația scăzută față de alte semnale. Ceea ce este interesant la aceste coduri pseudoaleatoare este faptul că ele nu sunt aleator alese, dar pentru un utilizator din exterior care nu cunoaște algoritmul ele apar ca fiind aleatoare, de unde putem sesiza gradul mare de securitate a informației oferit de acestea. Secvențele de pseudozgomot sunt create folosind un registru de deplasare cu feedback (FSR- Feedback Shift Register).

Figura 2. Registru de deplasare cu feedback

Registrul conține n celule, un sumator modulo 2, iar secvența de ieșire a registrului coincide cu cea a ultimei celule (n). Registrul este capabil să producă secvențe în funcție de numărul de etaje de care acesta dispune. În mod obișnuit pentru un registru de deplasare cu feedback numărul total de stări este de pentru situația în care sunt n celule. Ieșirile unui astfel de sistem sunt periodice, perioada maximă fiind . O particularitate a acestui sistem este dată de logica de feedback, în cazul în care aceasta este un SAU- exclusiv registrul devine liniar și starea 0 nu este luată în calcul. Astfel perioada unei secvențe produsă de un registru liniar cu n celule este de maxim .

O altă particularitatea a acestui registru este aceea că ieșirile pot avea lungime maximă, dar pot exista și situații în care lungimea acestora să fie mai mică decât . În cazul secvențelor de lungime maximă, pentru n celule ale registrului, perioada de repetiție este egală cu N=, pe când secvențele de lungime mai mică au în consecință o perioadă mai mică.

Codurile de lungime maximă satisfac îndeaproape cele 3 proprități specifice secvențelor aleatoare binare după cum urmează:

Proprietatea de simetrie-În cadrul fiecărei perioade numărul de 1-uri diferă față de cel de 0-uri cu o unitate, astfel pentru fiecare perioadă avem de ori ”1” și de -1 ori ”0”.

Proprietatea de lungime de fugă.

Funcția de autocorelație este definită astfel:

R(k)= (1)

În aplicațiile anti-bruiaj ale semnalelor de spectru împrăștiat care folosesc secvențe de pseudozgomot, perioada unei astfel de secvențe trebuie să fie mare pentru o mai bună protecție împotriva unui eventual atacator și în special împotriva intenției lui de a învăța algoritmul de generare al codului. Cu toate acestea, această necesitate de a crea secvențe cât mai lungi, este deseori nepractică întrucât în cele mai multe cazuri, un atacator al rețelei poate determina algoritmul secvenței de cod observând doar un număr de 2*n chip-uri din secvența de cod. Această vulnerabilitate a secvențelor de pseudo zgomot este din cauza proprietății de liniaritate a generatorului. Pentru a reduce această vulnerabilitate față de un posibil atacator, secvențele de ieșire din câteva etaje al registrului de deplasare sau ieșirile din câteva secvențe sunt combinate într-o modalitate neliniară cu scopul de a produce o secvență neliniară, care este mult mai dificil de prezis. Ba chiar mai mult, reducerea vulnerabilității sistemului este asigurată schimbând frecvent conexiunea de feedback și/sau numărul de etaje ale registrului de deplasare în conformitate cu planuri dinainte aranjate între transmițător și receptorul intenționat.

În cadrul altor aplicații, funcțiile de intercorelație și autocorelație a secvențelor de pseudozgomot au o importanță deosebită. Să folosim drept exemplu cazul CDMA, unde fiecărui utilizator îi este atribuită o secvență specifică. În cazul ideal, toate secvențele atribuite abonaților ar trebui să fie ortogonale între ele, astfel încât interferențele dintre utilizatori (M.A.I.) să tindă spre nul. În realitate însă, sunt folosite secvențe de pseudozgomot care manifestă o oarecare intercorelație între ele. Dezavantajul acestor secvențe de lungime M, este aceea că în cadrul funcției de intercorelație pentru oricare m secvențe de perioadă n, aceasta prezintă o variație mare de vârfuri de intercorelație. Un număr atât de mare de vârfuri nu este de dorit în cadrul sistemelor CDMA deoarece duce la o interferență interutilizatori mare. Pentru performanțe mai bune pot fi extrase câteva secvențe care au valori ale vârfurilor de intercorelație mult mai mici, acesta nu poate fi considerată o soluție pentru sistemul CDMA întrucât limitează cu mult numărul abonaților.

Coduri Gold și Kasami

O tipologie de coduri care rezolvă problemele mai sus menționate se numesc secvențele Gold și Kasami. Aceste două secvențe de coduri rezolvă cu succes problema valorilor maxime mari care apar în funcția de intercorelație, ele fiind derivate din codurile de lungime M.

Secvențele Gold sunt generate printr-o adunare module 2 a două secvențe de lungime maximă M care au aceeași lungime. Cele 2 secvențe de lungime maximă folosite la generarea codului Gold se numesc secvențe preferate. Important de precizat este faptul că prin adunarea modulo 2, doar cele două secvențe inițiale de lungime M vor avea perioada maximă, celelalte având perioada mai mică decât maximul. Un alt atribut specific codurilor Gold este acela că oricare ar fi m secvențe de lungime n, funcția de corelație dintre ele va avea trei valori, astfel:

{ -1; -t(m); t(m)-2}, unde t(m) (2)

Așadar dintr-o pereche de secvențe preferate, să luăm spre exemplu secvența a=[,,….,] și secvența b=[,,….,], putem construi un set de secvențe de lungime n. Numărul total de secvențe astfel create va fi n+2, dacă includem și cele două secvențe inițiale a și b, iar noua perioadă a secvențelor va fi n=

În ceea ce privește secvențele Kasami, generarea lor este similară cu cea folosită pentru secvențele Gold, ele obtinându-se prin adunarea modulo 2 a două coduri de secvență maximă M. Diferența față de codurile Gold apare prin modificarea unei secvențe de lungime maximă M înainte de adunarea modulo 2. Astfel, dată fiind prima secvență a, cea de-a doua secvență, b, se formează prin selecția a celui de-al -lea bit din secvența a, rezultând astfel secvențe binare de lungime . Funcțiile de autocorelație și de intercorelație ale secvențelor Kasami sunt asemănătoare cu cele de la secvențele Gold, aceastea având trei valori:

{ -1; -(;( )} (3)

Coduri Hadamard-Walsh

O altă tipologie de coduri folosite în sistemele CDMA este aceea a codurilor Hadamard-Walsh, denumite și codurile ortogonale. Această categorie este cea mai folosită datorită structurii modulare care permit generarea ușoară, dar și ortogonalității lor, care permite folosirea canalelor de către mai mulți utilizatori simultan fără aparția interferențelor dintre aceștia. Construcția acestor coduri se face pornind de la matricea Hadamard, urmând următoarea regulă:

=, k=2,3,…. unde = (4)

Codurile Walsh se obțin din liniile sau coloanele matriciilor Hadamard, acestea fiind simetrice. Astfel lungimea unui cod Hadamard-Walsh este limitat de către puterile lui 2, aceste secvențe prezentând proprietatea de ortogonalitate între ele dacă și numai dacă este respectată următoarea condiție:

(5), unde sunt constante specifice liniei i, respectiv a coloanei j.

Problema sincronizării este cea care apare în cadrul sistemelor care folosesc codurile Hadamard-Walsh. Dacă funcția de intercorelație pentru secvențe aparținând aceluiași set de secvențe este zero în cazul în care sistemul este perfect sincronizat, nu același lucru se poate spune și despre cazul în care apare întârzierea secvențelor. Ba chiar mai mult decât atât funcția de autocorelație a secvențelor aceluiași set este foarte slabă.

FAMILIA TEHNOLOGIEI SPRECTRU ÎMPRĂȘTIAT

Bazat pe felul modulației de împrăștiere, sistemele cu spectru împrăștiat sunt clasificate astfel:

Secvență directă

Salt de frecvență

Salt în timp

Tehnici hibride

Secvența directă presupune ca informația utilă să fie modulată de către o secvență de cod digitală, obținând astfel o rată de bit și o lărgime de bandă mult mai mare decât cea a semnalului inițial, a semnalului util. Saltul în frecvență presupune deplasarea frecvenței purtătoare a semnalului după un model dictat de către o secvență de cod pseudo-aleatoare. Saltul în timp presupune transmiterea semnalului doar la anumite intervale de timp stabilite printr-o secvență de cod pseudoaleatoare. Tehnicile hibride sunt combinări ale tehnicilor mai sus amintite, aceste combinații sunt stabilite în funcție de efectul dorit asupra comunicațiilor, precum și de împrejurările în care se desfășoară activitatea.

Cele mai populare și totodată cele mai folosite sisteme de spectru împrăștiat sunt secvența directă și saltul în frecvență. Secvența directă execută împrăștierea energiei spectrale în timp real folosind o modulație de fază cu o secvență de cod caracterizată printr-o rată mare de transfer. Pe de altă parte, saltul în frecvență împrăștie energia spectrală a semnalului transmis în domeniul frecvenței. Acest lucru este realizabil prin forțarea purtătorului de bandă îngustă să ocupe diferite poziții în banda de frecvențe corespunzătore secvenței de cod folosite.

Secvența directă

Secvența directă este considerată una dintre cele mai bune tehnici de împrăștiere a spectrului. Această împrăștiere se realizează prin modularea șirului de biți de informație cu sevențe de cod având rată mare, denumite chip-uri. Semnalul util este modulat direct de către secvența de cod, aceasta din urmă fiind independentă atât de informație cât și de modulația în frecvență ce urmează să fie aplicată semanlului.

Acest proces dictat de secvența directă pentru transformarea unui semnal din informație utilă într-un semnal de bandă largă necesită urmarea câtora pași. În primul rând datele binare sunt multiplicate cu secvența de cod de mare frecvență pentru a obține energia necesară împrăștierii semnalului. Semnalul rezultat este filtrat pentru a limita energia de împrăștiere în cadrul benzii definite de către secvența de cod. O specificație importantă ar fi aceea că tipul modulației folosite de către purtător în cadrul sistemelor cu spectru împrăștiat este PSK- phase shift keying. În continuarea procesului, semnalul rezultat în urma filtrării semnalul este transmis, însă din cauza faptului că este nevoit să parcurgă distanța până la receptor pe calea aerului, el va suferi modificări. Aceste modificări au cauze multiple( interferențe, propagare multicale, bruiaj, etc) și presupun convoluția cu semnalul transmis, astfel semnalul recepționat nu va fi altceva decât însumarea mai multor semnale cu amplitudinile și fazele alterate față de semnalul original. Sistemul care face posibilă această însumare a multitudinii de semnale la recepție este receptorul RAKE.

Pentru a recompune semnalul în banda de bază și pentru a extrage informația utilă, este nevoie de algoritm și la recepție. Semnalul recepționat este multiplicat cu o copie în fază a secvenței de cod transmise, cauzând astfel prăbușirea spectrului împrăștiat și totodată convertirea semnalului în banda sa de bază, a semnalului original înainte de a fi modulat. Semnalul este filtrat și eșantionat, iar pentru a reface semnalul inițial fiecare valoare a fiecărui eșantion va fi comparată cu un nivel limită. Acest algoritm este necesar deoarece semnalul a suferit modificări, iar pentru a reconstrui semnalul inițial este nevoie de compararea nivelului mediu al semnalului recepționat cu o valoare limită.

Pentru o mai bună întelegere a procesului executat de către emițător și de către receptor în cadrul tehnicii secvență directă, urmăriți ilustrațiile de mai jos:

Semnalele transmise prin intermediul spectrului împrăștiat se doresc a fi aleatoare precum însuși zgomotul. Pentru a realiza un astfel de sistem, este necesară construirea semnalelor pe baza unui număr finit de parametrii, care să fie selectați și stocați aleatoriu atât la transmisie cât și la recepție pentru obținerea unei sincronizări cât mai bune.

Elementul definitoriu, cu ajutorul căruia se realizează aceste sisteme capabile de a „ascunde” semnalul în zgomot poartă denumirea de cod de împrăștiere sau secvență de împrăștiere. Aceste coduri de împrăștiere nu sunt altceva decât secvențe binare ai căror biți se numesc „chip-uri”, ele putând fi clasificate în coduri binare bipolare(+1/-1) și coduri binare unipolare(0 și 1). În cadrul sistemelor CDMA, aceste coduri de împrăștiere reprezintă factorul determinant întrucât fac posibilă separarea utilizatorilor, prin atribuirea fiecăruia unui cod de împrăștiere. După cum am afirmat anterior, secvența de împrăștiere are un rol foarte important, ea fiind cea care determină câștigul de procesare a unui sistem CDMA, având astfel influență directă asupra performanțelor sistemului.

Codurile de împrăștiere sunt independente de informația transmisă, însă acestea au 3 proprietăți cheie:

Proprietatea de simetrie- orice cod de împrăștiere are în componența sa o pondere egale a chip-urilor de 0 și 1. Astfel din numărul total de chip-uri ale unui cod, jumătate vor fi 0, iar cealaltă jumătate va fi 1.

Proprietatea de lungime de fugă- în cadrul codurilor binare apar grupuri de zerouri si de unu-uri, denumite lungimi de fugă. Aceste lungimi de fugă sunt clasificate astfel: jumătate au lungimea egală cu 1, un sfert sunt de lungime 2, o optime au lungimea 3, numerotarea continuând cu 1/ pentru un șir de n valori a codului de împrăștiere

Proprietatea de deplasare și adunare- această propritate indică faptul că dacă codul este întârziat cu un număr diferit de 0, atunci codul rezultat va fi corelat cu secvența originală.

Pe lângă cele 3 proprietăți mai sus menționate, un alt factor determinant pentru codurile de împrăștiere îl constitue funcțiile de autocorelație și intercorelație. Nevoia acestor funcții provine din efectul de propagare multicale a unui semnal, la recepție sosesc mai multe copii ale semnalului original unele dintre acestea fiind întârziate în timp, ceea ce duce la interferența dintre ele. Autocorelația unui cod arată gradul în care semnalul original este corelat cu versiunea sa întârziată. Date fiind afirmațiile de mai sus, putem concluziona că pentru un efect multicale cât mai redus și implicit a unor interferențe cât mai mici, este de preferat ca, corelația dintre semnal și versiunea sa întârziată să fie cât mai mică, cât mai apropiată de 0.

O problemă majoră legată de sistemul CDMA și în general de tehnicile de acces multiplu o reprezintă interferențele de acces multiplu (MAI- Multiple Access Interference), în ciuda faptului că fiecărui utilizator îi este atribuit un cod unic de împrăștiere. Această dificultate poate fi micșorată sau chiar depășită dacă se aleg secvențe de semnătură care prezintă o funcție de intercorelație mică.

Tehnica salt de frecvență

Într-un sistem de comunicații ce folosește saltul în frecvență ca modalitate de împrăștiere a energiei spectrale, lățimea de bandă disponibilă este divizată într-un număr mare de sloturi de frecvență. În cadrul oricărui interval al semnalului, semnalul transmis ocupă una sau mai multe sloturi de frecvență disponibile. Selecția acestor sloturi de frecvență în cadrul fiecărui interval al semnalului este pseudo-aleatoare corespunzător ieșirii unui generator de secvențe.

În ilustrația de mai jos se poate observa schema bloc a transmițătorului pentru un sistem ce folosește saltul în frecvență:

Figura 4. Schemă bloc transmițător-salt de frecvență

Modulația folosită de către sistemele cu salt de frecvență este de obicei FSK. În cadrul acestei modulații, modulatorul selectează una din cele două frecvențe corespunzătoare transmisiei lui 1 binar sau lui 0 binar. Semnalul FSK rezultat este tradus în frecvență de către o cantitate determinată de secvența de ieșire a generatorului de cod, care la rândul său este folosit pentru a alege o frecvență sintetizată de sintetizatorul de frecvență. Această frecvență este mixată cu ieșirile modulatorului, iar frecvența tradusă rezultată este transmisă pe canal. La capacitatea de împrăștiere a codului intervine decisiv generatorul de secvențe pseudo-aleatoare, care pentru m stagii poate genera până la -1 frecvențe de translație.

La recepție, există un generator de secvențe pseudo-aleatoare identic cu cel de la transmisie, sincronizat cu semnalul recepționat, care este folosit pentru a controla ieșirile sintetizatorului de frecvență. Astfel, traducerea frecvenței pseudo-aleatoare introduse la transmițător este anulată la recepție mixând ieșirea sintetizatorului cu semnalul recepționat. Semnalul rezultat este demodulat de către un demodulator FSK. Un semnal pentu menținerea sincronizării generatorului pseudo-aleator cu frecvența tradusă a semnalului recepționat, este de obicei extras din semnalul recepționat.

Deși modulația PSK are rezultate mai bune decât FSK, într-un canal cu zgomot Gaussian, este dificil să păstreze coerența fazei în mulțimea frecvențelor folosite pentru caracteristica de salt și, de asemenea în propagarea semnalului în banda mărită de frecvențe. În consecință, modulația FSK cu detecție necoerentă este adesea folosită în saltul de frecvență cu spectru împrăștiat.

În sistemele cu salt de frecvență, frecvența purtătoare sare pseudo-aleator de la o frecvență purtătoare la alta în cadrul benzii de frecvență. Caracteristică specifică saltului de frecvență este faptul că frecvența purtătoare se schimbă periodic și că semnalul de date nu este modulat direct de către secvența pseudo-aleatoare, ci aceasta din urmă controlează sintetizatorul de frecvențe, care predefinește algoritmul de salt. În ilustrația de mai jos este precizat modul exact de lucru al sintetizorului de frecvență.

Figura 5. Sintetizorul de frecvență

Semnalul transmis poate fi recepționat și refăcut doar dacă sintetizorul de frecvențe de la recepție este sincronizat cu cel la emisie, cunoscându-se astfel secvențele de salt. Un alt aspect pozitiv în cadrul sistemelor cu salt de frecvență este faptul că aceleași frecvențe pot fi folosite în comun pentru legături simultane, dacă acestea respectă principiul ortogonalității.

Rata de salt a frecvenței este de obicei selectată să fie egală cu perioada simbolului, care poate fi codat sau nu, sau mai rapidă decât această rată. În această ordine de idei este stabilită o tipologie a vitezei salturilor de frecvență, astfel dacă sunt mai multe salturi pe durata transmiterii unui simbol, atunci semnalul va fi transmis în salt de frecvență rapidă. În cealaltă situație, dacă performanța saltului coincide cu perioada simbolului, atunci semnalul va fi transmis în salt de frecvență lent.

Salturile de frecvență rapide sunt des folosite în aplicații antibruiaj, pentru a preveni un tip de bruiaj, numit bruiaj urmăritor, de a avea suficient timp pentru a intercepta frecvența și a o retransmite cu frecvențe adiacente cu scopul de a crea componente de interferență ale semnalului transmis. Cu toate acestea, există un dezavantaj în divizarea unui semnal în mai multe elemente de salt de frecvență deoarece energia acestor elemente este combinată necoerent. În consecință, demodulatorul suportă o penalizare sub forma unei pierderi de combinare necoerente.

Semnalele cu spectru împrăștiat folosind saltul în frecvență sunt folosite în sistemele de comunicație digitală care necesită protecție antibruiaj, dar și în cadrul sistemelor CDMA, unde mai mulți utilizatori împart o bandă comună. În cele mai multe cazuri, saltul în frecvență este preferat contra secvenței directe a spectrului împrăștiat datorită cerințelor riguroase de sincronizare pe care le necesită secvența directă. Mai exact, într-un sistem de secvență directă, sincronizarea trebuie stabilită într-o fracțiune din durata chip-ului . Pe când într-un sistem cu salt de frecvență, durata unui chip este timpul transmiterii unui semnal într-un slot de frecvență specific benzii în care este încadrat B. După cum se poate observa durata unui chip în salt de frecvență 1/B este mult mai mai mare decât durata chip-ului pentru secvența directă, de unde rezultă că sincronizarea unui semnal cu salt de frecvenă poate fi realizată mult mai ușor decât cea a unui semnal modulat cu secvență directă.

Sincronizarea sistemelor cu spectru împrăștiat

Sincronizarea în timp a receptorului cu semnalul de bandă largă recepționat poate fi separată în două etape. În primă instanță este necesară achiziția inițială a fazei, cea de-a doua etapă fiind urmărirea fazei, după ce semnalul a fost achiziționat.

Sincronizarea inițială

Într-un sistem ce folosește secvența directă, codul pseudoaleator trebuie să fie sincronizat în timp cu o mică fracțiune din perioada chip-ului . Problema sincronizării inițiale poate fi privită sau transpusă în încercarea de a sicroniza în timp ceasul receptorului cu cel al receptorului. De obicei, în cadrul sistemelor cu spectru împrăștiat ceasurile folosite sunt extrem de precise. O consecință a acestor ceasuri de o acuratețe impresionantă este reducerea timpului de incertitudine dintre receptor și transmițător. Cu toate acestea, oricât de performant ar fi acel ceas, întotdeauna o să fie o incertitudine inițială de timp din cauza incertitudinii de distanță dintre transmițător și receptor. Acest fapt devine o problemă și mai serioasă când vine vorba despre comunicațiile dintre doi utilizatori mobili, care se pot deplasa oriunde. Oricare ar fi circumstanțele, procedura de bază pentru sincronizarea inițială este ca transmițătorul să trimită o secvență pseudo-aletoare cunoscută receptorului. În acest timp receptorul este într-un mod continuu de căutare a acestei secvențe, pentru a reuși să stabilească această sincronizare inițială.

Presupunând că timpul ințial de incertitudine este și că durata unui chip este . Dacă sincronizarea inițială ar avea loc în prezența zgomotului Gaussian și a altor interferențe, este necesar ca timpul de deplasare a semnalului să fie pentru a testa sincronizarea în fiecare moment de timp. Luând în calcul durata incertitudinii în timp , se observă că timpul necesar stabilirii sincronizării inițiale este:

(6)

În mod evident secvența de sincronizare transmisă receptorului trebuie să fie cel puțin egală cu ca receptorul să aibă suficient timp pentru a căuta și recepționa această secvență. Principial, un filtru de potrivire (matched filtering) sau intercorelația sunt metodele optime pentru stabilirea sincronizării inițiale. Un filtru de potrivire aplicat formei de undă generată de către secvența pseudo-aleatoare cunoscută, continuă să caute orice depășire în putere a unui prag prestabilit. Când acest moment are loc, sincronizarea inițială este stabilită și demodulatorul intră în modul „recepție date”.

O soluție alternativă pentru stabilirea sincronizării inițiale între transmițător și receptor este folosirea unui corelator de alunecare (Sliding correlator). Acest corelator rulează de mai multe ori prin incertitudinea de timp, de obicei în intervale discrete de timp de durata , și corelează semnalul recepționat cu secvența de sincronizare deja cunoscută. Funcția de intercorelație este realizată de-a lungul perioadei de timp N și rezultatul corelatorului este comparat cu un anume prag pentru a determina dacă secvența cunoscută este prezentă. Dacă valoarea pragului nu este depășită, secvența de referință cunoscută este deplasată în timp cu secunde și procesul de corelare este repetat. Acestă operație este repetată până când un semnal este detectat sau până când căutarea a fost realizată într-o perioadă de timp mai mare decât perioada de incertitudine . În acest caz din urmă, procesul de căutare este repetat.

Un procedeu asemănător de stabilire a sincronizării ințiale poate fi folosit de asemenea și pentru semnalele cu salt de frecvență. Diferența constă în faptul că de data aceasta problema este sincronizarea codului pseudo-aleator care controlează caracteristica de salt a frecvenței. Pentru a stabili această sincronizare inițială, un semnal cu salt de frecvență deja cunoscut este transmis receptorului. Sistemul de achiziție inițială de la recepție caută această caracteristică cunoscută a semnalului. De exemplu, câteva filtre de potrivire sunt angajate pe frecvențele transmise. Ieșirile acestor filtre trebuie să fie întârziate cu exactitate, trebuie de asemenea ajustate pe detecția anvelopei sau pe cea a pătratului intrării (Square-law), ponderate dacă este necesar și adunate (integrare necoerentă) pentru a produce semnalul de ieșire, care trebuie comparat cu pragul. Dacă pragul este trecut, atunci este declarat prezent un semnal. Acest proces de căutare este de obicei realizat continuu până când pragul respectiv este depășit. O alternativă pentru realizarea sincronizării ințiale, este folosirea unei singure perechi de filtru de potrivire împreună cu un detector de anvelopă, urmat de un generator de caracteristici de frecvență, un integrator post-detecție și de un detector de prag. Această configurație se bazează pe o căutare continuă și este înrudită cu corelatorul de alunecare folosit la semnalele împrăștiate cu secvența directă. Acest procedeu, datorită seriilor de căutare este considerat a fi consumator de timp, ideea de îmbunătățire a acestuia constând în introducerea unor astfel de corelatoare în paralel, care să caute în diferite secvențe de timp. În acest caz timpul de căutare este redus, însă cu un cost financiar mult mai mare.

Pe timpul căutării secvenței de sincronizare, pot exista anumite alarme false care au loc la o rata desemnată a sistemului. Pentru a face față acestor alarme false, este necesară implementarea unei metode sau unui circuit adițional care să confirme cum că semnalul recepționat de la ieșirea corelatorului rămâne deasupra pragului. Cu o astfel de strategie de detecție, un puls mare de zgomot care cauzează o astfel de alarmă va depăși pragul doar pentru câteva momente de timp. Pe de altă parte, când un semnal este prezent, ieșirile corelatorului sau filtrului de potrivire vor staționa deasupra pragul pe toată durata semanlului transmis. Așadar, dacă nu există confirmarea corelatorului sau a filtrului de potrivire căutarea este continuată.

O altă strategie de căutare inițială, numită căutare secvențială, a fost investigată de Ward în anii 1965 și 1977. În cadrul acestei metode, timpul de călătorie la fiecare întârziere în procesul de căutare este variabil datorită întrebuințării unui corelator cu o perioadă de integrare variabilă, a cărui produs este comparat cu două praguri. În cazul acestei strategii de căutare sunt posibile trei decizii:

Dacă pragul superior a fost depășit de produsul corelatorului, sincronizarea ințială este stabilită.

Dacă produsul corelatorului este dedesuptul pragului inferior, atunci semnalul este declarat absent la respectiva întârziere și procesul de căutare se reia la o întârziere diferită.

Dacă produsul corelatorului este situat între cele două praguri, timpul de integrare este incrementat cu un chip și rezultatul este comparat din nou cu cele două praguri.

Prin urmare, acești pași sunt repetați pentru fiecare perioadă de chip, până când produsul rezultat de la corelator fie trece peste limita pragului superior, fie scade sub pragul inferior.Metoda căutării secvențiale face parte din categoria metodelor secvențiale de estimare propuse de Ward în 1947, și care sunt cunoscute pentru rezultatele lor eficiente în situația în care timpul de căutare este minimizat. Așadar, timpul de căutare pentru căutarea secvențială este mai mic decât timpul pentru căutarea cu timp de deplasare fix.

În afirmațiile de mai sus, am luat în considerare doar incertitudinea de timp în ceea ce privește procesul de stabilire a sincronizării inițiale. Cu toate acestea, un alt aspect al acestui proces este incertitunea de frecvență. Dacă transmițătorul și/sau receptorul sunt utilizatori mobili, distanța relativă dintre ei rezultă într-o deplasare Doppler a frecvenței semnalului emis față de cel recepționat. Având în vedere faptul că receptorul nu știe distanța relativă până la emițător, nici deplasarea Doppler a frecvenței nu va fi cunoscută, ea trebuind să fie determinată prin mijlocul unei metode de căutare a frecvenței. O astfel de căutare este de obicei realizată în paralel pe durata unei periode de incertitude a frecvenței potrivit cuantizate , și în serie pe durata intervalului de incertitudine în timp.

Urmărirea semnalului

Odată ce semnalul este acaparat la recepție, procesul de căutare inițială și sincronizare inițială este complet, începe procesul de urmărire a semnalului denumit și sincronizare fină. Acest proces menține generatorul de secvențe pseudo-aleatoare de la recepție în sincronizare, iar pentru o demodulare coerentă, urmărește faza purtătorului.

Cel mai des folosit circuit de urmărire pentru un semnal împrăștiat cu secvență directă este circuitul cu întârziere închisă (DLL- Delay Locked Loop). În cadrul acestui circuit, semnalul recepționat este aplicat multiplilor lui 2, astfel semnalul va fi multiplicat cu două ieșiri de la generatorul local de pseuso-secvențe, care au o întârziere relativă una față de cealaltă de aprozimativ . Astfel, produsul semnalelor este chiar intercorelația dintre semnalul recepționat și secvența pseudo-aleatoare la cele două valori de întârziere.Acest produs este filtrat cu un filtru trece-bandă, după care detecția semnalului urmează să fie executată de un detector de anvelopă. Semnalul astfel rezultat este trecut printr-un circuit filtru care conduce voltajul controlat de ceas (VCC- Voltage Controlled Clock). Acest dispozitiv are rolul de ceas pentru generatorul de cod pseudo-aleator.

Dacă sincronizarea nu este exactă, produsul filtrat de la corelator îl va depăși pe celălalt și VCC-ul va fi avansat sau întârziat, depinzând de situație. La momentul de echilibru însă, cele două produse filtrate ale corelatorului vor fi egal depărtate de valoarea de vârf și produsul generatorului de cod pseudo-aleator va fi sincronizat cu exactitate față de semnalul recepționat care este transmis demodulatorului.

O metodă alternativă de urmărire a unui semnal de secvență directă este folosirea unui circuit tau-dither (TDL- Tau Dither Loop). Elementul de noutate al acestui circuit față de cel precedent, este faptul că în loc de două brațe, folosite de circuitul anterior pentru întărzierea sau pentru avansarea semnalului, de această dată este folosit unu singur braț care să îndeplinească ambele funcții. În acest caz, intercorelația semnalului este eșantionată la două valori de întârziere, prin înaintarea sau reversitatea în timp a ceasului cu o anumită unitate . Astfel anvelopa intercorelației este eșantionată la și are o amplitudine a modulației a cărei fază relativă față de modulatorul tau-dither determină semnalul erorii de urmărire.

Un avantaj major al circuitului TDL este costul scăzut de implementare rezultat din eliminarea unuia dintre cele două brațe, din cadrul circuitului DLL convențional. Un alt avantaj, mai puțin sesizabil, este acela că TDL nu suferă de degradarea performanței, ceea ce este inerent la DLL când câștigul de amplitudine în cele două brațe nu este echilibrat. Un dezavantaj al celor două circuite ar fi acela că generează o eroare de semnal la eșantionarea funcției de corelație la momentele față de vârful funcției.

În ceea ce privește urmărirea semnalului pentru tehnica saltului de frecvență, există o metodă bazată pe premisa că, deși achiziția inițială a fost realizată, există o mică eroare de sincronizare dintre semnalul recepționat și ceasul receptorului. Filtrul trece-bandă este ajustat pe o singură frecvență intermediară și lărgimea sa de bandă este de ordinul 1/, unde este durata chip-ului. Produsul acestui filtru este detecția anvelopei, care este mai apoi multiplicată cu ceasul receptorului pentru a obține un semnal de trei nivele, care mai apoi trece printr-un filtru circuit. O specificație importantă este faptul că atunci când chip-urile se deplasează în același timp de la forma de undă sinusoidală generată local, ca și deplasarea chip-urilor de la semnalul recepționat, atunci produsul filtrului circuit va fi, fie negativ fie pozitiv depinzând de avansarea sau devansarea în timp a VCC-ului față de semnalul primit. Acest semnal eronat provenit de la filtrul circuit va permite controlul semnalului pentru ajustarea sincronizării VCC-ului astfel încât sinusoida sintetizorului de frecvențe să fie sincronizată în concordanță cu semnalul recepționat.

Parametrii sistemelor cu spectru împrăștiat

Parametrii specifici sistemelor cu spectru împrăștiat sunt următorii:

Factorul de multiplicitate

Câștigul de procesare

Marja de bruiaj

Rezistența la bruiaj și interceptare

Capacitatea mare de secretizare

Facilitatea de acces multiplu

Rezoluția în timp

Factorul de multiplicitate exprimă caracterul pseudoaleator al semnalului emis și arată cât de uniformă este amprenta spectrală creată în urma împrăștierii. Poate fi definită ca fiind numărul de formate de semnal prin care se poate transmite un simbol informațional. Nu este altceva decât lungimea secvenței pseudoaleatoare cu care este multiplicat simbolul informațional, cu cât acest factor de multiplicitate este mai mare cu atât este mai greu de interceptat de către un eventual receptor nedorit.

Câștigul de procesare, este definit ca fiind factorul cu care se înmulțește raportul semnal/zgomot la intrarea receptorului pentru a obține raportul semnal/zgomot la ieșirea receptorului. Astfel este pusă în evidență contribuția receptorului la realizarea performanțelor sistemului întrucât raportul semnal/zgomot este supraunitar la ieșire, în condițiile în care la intrare era subunitar. Câștigul de procesare mai poate fi definit ca raportul dintre banda de frecvență în care s-a efectuat împrăștierea și banda semnalului util, astfel în cazul secvenței directe avem următoarea formulă:

(7)

iar în cazul saltului de frecvență câștigul de procesare este egal cu numărul de frecvențe cu care se realizează împrăștierea N, adică lungimea codului pseudoaleator.

Marja de bruiaj exprimă condițiile în care poate funcționa sistemul cu spectru împrăștiat în prezența bruiajului. Marja de bruiaj se află în strânsă corelație cu valoarea câștigului de procesare, nivelul pierderilor în procesul de prelucrare în elementele sistemului, precum și cu valoarea raportului semnal/zgomot necesar la ieșirea receptorului. Formula matematică pentru marja de bruiaj poate fi scrisă astfel

(8)

unde –este marginea de bruiaj, – câștigul de procesare,- este minimul de SNR la ieșire și L reprezintă pierderile în interiorul sistemului datorită prelucrării semnalului.

Rezistența la bruiaj și interceptare este o performanță care apare ca urmare a acceptării unei redundanțe mari de frecvență și a utilizării unor semnale complexe.

Capacitatea mare de secretizare se referă la faptul că din semnalul purtător recepționat nu se poate extrage informația utilă numai de către receptorul care deține codul de demodulație a semnalului.

Facilitatea de acces multiplu se referă la diferite perechi emițător-receptor utilizând sisteme ortogonale, care pot lucra simultan în aceeași bandă de frecvență, fără interferențe reciproce, asigurându-se astfel posibilitatea organizării unor rețele complexe cu diferite facilități, cum ar fi adresare selectivă, identificare abonat, acces multiplu simultan.

Rezoluția în timp reprezintă recepția cu corelație a semnalelor cu spectru împrăștiat, referindu-se la realizarea unei sincronizări perfecte a generatorului de referință pseudoaleatoare de la recepție cu cel de la emisie.

STUDIU PRIVIND ANALIZA SPECTRALĂ A COMUNICAȚIILOR RADIO CU SPECTRU ÎMPRĂȘTIAT

În cadrul primei părți practice a prezentei lucrări, s-a analizat din punct de vedere teoretic, realizarea legăturii radio în salt de frecvență între mai multe puncte din apropierea orașului Sibiu. Pentru a realiza acest lucru este necesar să ținem cont de mediul de propagare al undelor electromagnetice, existând două posibilități: propagarea în spațiul liber (line of sight)- ceea ce reprezintă cazul ideal și propagarea în spațiu cu obstacole (non line of sight)- reprezentativ este mediul urban, care este plin de obstacole aflate în fața undelor electromagnetice. Pentru a putea determina dacă puterea recepționată este propice stabilirii legăturii dintre cele două puncte de comunicație, este necesar un calcul teoretic care să demonstreze acest lucru. Valorile puterilor recepționate trebuie determinate pe baza unor modele de predicție a propagării undelor electromagnetice în funcție de mediul de transmisie.

Date generale despre modelul de predicție Hata

Modelul de predicție Hata încearcă să aproximeze atenuarea medie de propagare, pentru a putea fi folosită cu succes în cadrul comunicațiile mobile. Exprimarea matematică a acestui model de predicție are ca scop micșorarea intervalului de variație a principalilor parametrii ce pot influența atenuarea undelor electromagnetice. Frecvența și distanța reprezintă principalii parametrii care suferă modificări în cadrul procesului de transmisie radio.

Acest model de predicție este valabil pentru trei zone și anume: zonă deschisă, suburbană respectiv urbană. Pentru a fi aplicat cu succes, parametrii înscriși în cadrul calculelor matematice trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

frecvența să fie cuprinsă între 150 MHz – 1,5 GHz;

distanța maximă dintre emițător și receptor să fie de maxim 20 km;

înălțimea antenei de emisie să fie cuprinsă între 30 m și 200 m;

înălțimea antenei de recepție să aibă maxim 10 m;

În cadrul terenurilor cu denivelări sau în zonele cu clădiri, este necesară adăugareadiferiților coeficienți de corecție la relația care exprimă atenuarea de propagare.

Wxprimarea matematică a modelului Hata pentru zone urbane este:

(9)

Unde este factorul de corecție specific fiecărei categori a orașului:

Pentru orașe de mărime medie și mică:

(10)

Pentru orașe de mărime mare:

; (11)

= 3,2 lg – 4,97, f 200 MHz (12)

Formulele matematice specifice celor trei tipuri de zone, exprimate după gradul de obstacole întâlnite, sunt următoarele:

(13)

Analiza pierderilor prin calcul teoretic

În acest subcapitol s-a determinat modul în care mediul de transmisie influențează pierderile suferite de către comunicațiile radio. Mediul de comunicație este bineînțeles wireless, iar în ceea ce privește studiul efectuat, acesta a fost derulat în cadrul mediului urban. Acesta reprezintă apogeul oricărei transmisii radio, mediul urban fiind unul foarte solicitant, drept urmare trebuie tratat cu foarte multă seriozitate.

Obiectivul general al prezentului subcapitol este de a eșantiona setul de frecvențe a unei legături în salt de frecvență, în frecvențe individuale urmând ca mai apoi să se calculeze pentru fiecare în parte pierderea suferită pe parcursul transmisiei, iar ulterior să se realizeze o analiză complexă a modului de abordare a saltului de frecvență.

Metoda folosită pentru realizarea acestui studiu constă în alegerea unui set de frecvențe, care ulterior vor fi modulate de către secvența de cod pseudo aleatoare, urmând ca mai apoi să fie purtătoare de informație. Cea de-a doua parte a prezentului studiu îl constitue utilizarea soft-ului RadioWorks pentru calcularea atenuării fiecărei frecvențe în parte și analiza modului în care acestea influențează procesul de transmiterea a datelor. Deoarece distanța dintre antene este de asemenea un factor cheie, am ales luarea în calcul a două situații posibile, una când distanța este de 5 km, iar cea de-a doua la o distanță de 10 km.

Date generale despre RadioWorks

RadioWORKS este un program software capabil să calculeaze și să prezică atenuările legăturilor radio bazându-se pe propagarea acestora. Este un software ce conține informații detaliate despre game de frecvențe și metodele de propagare. În cadrul acestui software se găsesc funcții cum ar fi: calcularea lungimilor antenelor sau a frecvențelor, oferă o hartă cu o acoperire 3D, o reprezentare 2D a acoperirii vizibilității directe dintre două puncte, prezintă posibilitatea calculării atenuărilor legăturilor radio în concordanță cu diferite modele de predicție a undelor electromagnetice etc. Pe baza acestor modele de predicție, prin introducerea unor parametrii de către utilizatori, softul calculează atenuarea produsă de aceste modele. Este posibilă și inversarea calculelor, mai precis dacă se cunoaște atenuarea, softul calculează distanța specifică atenuării introduse de utilizator.

Figure 6. Interfața programului RadioWorks

Analiza datelor obținute

Pentru completarea studiului, a fost ales un set de 16 frecvențe cuprinse între 150MHz și 300MHz, pentru a se încadra în tipologia modelului de predicție Hata. Aceste 16 frecvențe vor fi folosite pentru comunicații radio în salt de frecvență în diferite puncte din Sibiu, la distanțe diferite. La introducerea acestui set de frecvențe în cadrul softului RadioWorks, s-a avut în vedere alegerea modelului de predicție Hata(urban) precum și următorii parametrii:

Înălțimea antenei de bază- 25m.

Înălțimea antenei mobile- 2 m. Am luat în considerare că abonații sunt oameni dispuși în teren.

Distanța- 5 sau 10 km.

Frecvențele cuprinse între 150-300MHz.

După introducerea individuală a frecvențelor în RadioWorks se obține următorul tabel cu rezultate:

Tabel 1. Rezultate RadioWorks

La o analiză atentă a tabelului se poate observa faptul că frecvențele alese balează întreaga gama VHF suportată de modelul Hata, mai precis de la 150-300MHz. Analiza rezultatelor din partea tabelară este cât se poate de simplă și de logică, astfel se poate observa că atenuările cresc în două situații.

Odată cu creșterea frecvenței este primul caz de creștere a atenuărilor. Știm că frecvența este invers proporțională cu lungimea de undă, astfel că este absolut normal ca odată cu creșterea frecvenței să scadă lungimea de undă a acesteia, fenomem ce determină implicit o atenuare a semnalului transmis. Din reprezentarea grafică următoare se poate observa această creștere a atenuării concomitent cu creșterea frecvenței de transmisie.

Cea de-a doua condiție este determinată de creșterea distanței de transmitere a informației. Acest aspect este amplificat extrem de mult în mediul urban, datorită distorsiunilor suferite de semnalul inițial din cauza diferitelor fenomene fizice întâlnite pe traiectoria sa. Cu ajutorul softului Microsoft Excel, am realizat un grafic de comparație între atenuările de semnal calculate la 5 km, respectiv la 10 km față de stația de bază.

Din graficul mai jos prezentat, se observă clar dependența atenuărilor de distanța de legătură. Pentru a obține performanțe mai bune în cadrul transmisiilor, este necesară ajustarea echipamentelor de transmisie recepție. Astfel pentru o mai bună comunicare este imperios a modifica caracteristicile și parametrii antenelor de transmisie-recepție(puterea de transmisie, frecvența, sensibilitatea receptorului, etc), precum și ajustarea înălțimii antenelor.

Concluzii

Concluzia acestui studiu este reprezentată de faptul că, pentru planificarea unei legături radio care să opereze cu tehnica spectrului împrăștiat, salt de frecvență, este necesar un studiu complex al fiecărei frecvențe în parte din cadrul setului de frecvențe selectat. Utilizatorii acestor tipuri de sisteme trebuie să fie conștienți că unele frecvențe în anumite situații pot pune în pericol transmisia, datorită faptului că nu îndeplinesc condiția necesară creării unei sensibilități a receptorului suficientă. Aceste frecvențe trebuie identificate la timp și înlocuite sau sistemul de transmisie trebuie ajustat astfel încât operațiile să se efectueze cu succes.

După cum s-a putut observa din calculele experimentale efectuate principalele moduri de atenuare a semnalului sunt constituite de către frecvențele mari și de către distanța de lagătură dintre cele două puncte de transmisie. Aceste două condiții sunt absolut necesare de a fi luate în calcul atunci când vine vorba de efectuarea legăturii radio în salt de frecvență. Nu în ultimul rând, dacă rezultatele nu corespund cu cerințele utilizatorilor acestea trebuie modificate imediat.

Determinarea atenuării datorată propagării undelor ultrascurte folosind Radio Mobile

În cadrul acestui capitol calculele rezultate anterior vor fi transferate în cadrul programului RadioMobile, un soft mult mai amplu și mai modern care ne va forma o imagine mult mai clară asupra fenomenului de transmisie radio. Dacă precedentul soft, RadioWorks, pune la dispoziție utilizatorului doar formulele matematice ale diverselor modele de predicție a undelor radio și alte eventuale aplicații succinte, când vine vorba despre RadioMobile lucrurile stau cu totul diferit. RadioMobile este un soft care introduce studiul teoretic la un alt nivel, un nivel de simulare virtuală, extrem de eficace atunci când vine vorba despre managemantul rețelelor radio. Ceea ce aduce nou RadioMobile, pe lângă posibilități multiple de calcul al diferiților factori, este modelarea virtuală a terenului cu totalitatea obstacolelor din el. Acest lucru este realizat uluitor cu ajutorul internetului care, la cererea utilizatorului pune la dispoziție ultimele hărți apărute, ceea ce denotă o acuratețe extraordinară a detaliilor de planimetrie. Mai întâi de toate, să aflăm câteva lucruri despre softul RadioMobile și capabilitățile pe care acesta poate să le ofere.

RadioMobile este un program software creat de către Roger Coude, cu scopul de a prezice performanțele unui sistem radio. Programul este utilizat în general de către amatori și folosește hărți digitale ale terenului, precum și modele matematice în ideea de a simula legăturile radio dintre puncte fixe, sau puncte fixe și mobile. În ceea ce privește hărțile digitale, programul își extrage informațiile din două baze de date: elevația și acoperirea pământului. Programul folosește elevația terenului pentru extragerea automată a profilului traiectoriei dintre emițător și receptor, iar în ceea ce privește acoperirea terenului softul ține cont de mediul în care se află rețeaua(urban, suburban sau spațiu liber), precum și de acoperirea pământului cu vegetație.

Programul folosește modelul de predicție ITM ( Longley Rice) pentru analiza legăturii dintre punctele stabilite, bineînțeles că acest lucru este determinat în funcție de parametrii de intrare. Cu ajutorul modelului ITM, programul folosește caracteristicile terenului pentru a evidenția propagarea undelor și pentru a stabili dacă în calea propagării lor se află obstacole, vegetație etc. În cazul în care pe traiectoria propagării undelor se află obstacole, programul oferă automat datele de ieșire, în conformitate cu obstacolele întâlnite. Programul are o aplicabilitate foarte mare, întrucât acesta este des folosit în proiectarea de rețele de date, de voce precum și rețele de mare capacitate, rețele radioreleu. Legătura dintre punctele selectate de către utilizator se va realiza în funcție de variația terenului precum și de obstacolele întâlnite pe traiectoria undelor. În cazul în care legătura nu este posibilă sunt necesare introducerea corecturilor de către utilizatori, care pot consta în modificarea parametrilor antenelor, sau alegerea altor puncte de transmisie.

Softul permite o analiza a terenului, înainte de a proiecta rețeaua care arată pentru fiecare stație care este acoperirea teritorială a acesteia. După amplasarea tuturor unităților, se poate realiza o analiză carteziană a rețelei. În cazul în care o direcție nu este posibilă, se face analiza terenului și softul va oferi un set de puncte posibile pentru amplasarea stațiilor, din acele puncte urmând să se realizeze legătura cu celelalte unități. Dacă legătura este bună, aceasta se va colora în verde, dacă este parțial bună va fi cu galben, iar dacă aceasta nu este posibilă, va fi roșie. Softul este capabil să acceseze hărți actualizate de pe internet, care sunt folosite pentru date cât mai precise de către utilizatori.

Proiectarea și analizarea rețelelor radio VHF

Obiectiv principal: Proiectarea a 4 rețele radio în gama VHF(150-300MHz) în orașul Sibiu, determinarea principalelor cauze care produc atenuarea semnalului și analiza acestora. Dacă la prima partea a prezentei lucrări au fost elaborat pur și simplu niște calcule matematice, care sunt capabile să determine o predicție a semnalului, în acest capitol lucrurile evoluează într-o manieră deosebită. Pe lângă un algoritm automatizat de predicție a semnalului și tratarea unor ipoteze multiple de factori ce pot influența semnalul în propagarea sa, softul RadioMobile aduce în discuție influența terenului asupra modului de propagare a undelor prin aer. Această influență a terenului este tratată din mai multe puncte de vedere, în primul rând sunt puse la dispoziție hărți actualizate privind obstacolele naturale și artificiale care se află între două puncte din teren(deformarea terenului- câmpie, deal, podiș, munți, elemente naturale precum arbori, păduri, parcuri, dar și elemente artificiale ca de exemplu clădiri). Acestea fiind spuse, în cadrul studiului, se va urmări pe langă atenuarea datorată creșterii frecvenței și a distanței de legătură, influența solului asupra transmisiei, începând cu detaliile de planimetrie, obstacolele naturale și artificiale până la influența tipului de climat prezent pe teritoriul Sibiului.

Pentru realizarea celor 4 rețele se vor folosi 2 sisteme identice atât pentru emițător cât și pentru receptor. Acest sistem se va numi VHF+omni, deoarece lucrează în gama undelor ultrascurte(VHF), dar și pentru că atena sa de emisie-recepție este o antenă omnidirecțională. Alegerea unei antene omnidirecționale a fost făcută în sensul imitării unei rețele de probă-backbone, pe scheletul căreia se poate construi ulterior o altă rețea cu antene directive, în concordanță cu cerințele și așteptările clienților. Parametrii folosiți pentru sistemul VHF+omni sunt descriși în următorul tabel:

Tabel 2. Parametrii sistemului VHF+omni

După cum se poate observa din tabelul de valori, parametrii sistemului răspund unor cerințe minimale, am hotărât acest lucru datorită distanțelor mici de transmisie pe care trebuie să le dovedească undele purtătoare de informație. De asemenea intenția mea este de a oferi libertatea interpretărilor și analizei situației, pornind de la niște cerințe minimale mergând până la condiții optime de lucru radio.

Rețeaua radio construită conține un număr de 5 unități dispersate pe teritoriul municipiului Sibiu, aceste unități nu au fost alese la voia sorții, ci în spatele deciziei se află un raționament. Unitatea de bază/principală se află localizată în Academia Forțelor Terestre „Nicolae Bălcescu” Sibiu, această decizie are rolul de a întări simularea practică cu echipamente reale, a căror transmisie s-a făcut din același loc. Celelate 4 unități au fost distribuite astfel încât să fie întrunite diferite condiții ale mediului urban, dar și anumite criterii de distanță. Două dintre unități sunt dispuse la o distanță considerabilă față de în Academia Forțelor Terestre „Nicolae Bălcescu”, întrunind astfel cerința de distanță, dar în același timp pe traiectoria de propagare apar clădiri de înălțime medie precum și alte obstacole naturale ori artificiale. Cele două locații sunt dispuse diagonal opus una față de cealaltă, astfel una dintre ele se află lângă aeroportul internațional Sibiu la o distanță aproximativă de 5 km față de stația de bază, iar cealaltă locație se află în apropierea localității Șelimbăr, la distanța aproximativă de 3 km față de stația de bază. Celelalte două unități au fost amplasate în locații unde predomină obstrucții provocate de clădiri înalte și medii, precum și de obstrucții naturale cum ar fi copaci și parcuri. Una dintre aceste locații se află în Piața Mare, aceasta fiind izolată de clădiri, care provoacă fenomenul de denaturare a undelor electromagnetice prin reflexie și difracție. Cea de-a doua locație este amplasată în parcul Subarini pentru a putea studia și efectul coronamentului de frunze al copacilor din parc.

Cu ajutorul celor cinci unități am creat patru rețele radio de tip voce, în care am setat stația din Academia Forțelor Terestre „Nicolae Bălcescu” ca fiind stație de comandă, iar celelate patru fiind stații subordinate. Legătura se poate lua doar de la stația de bază cu fiecare dintre cele patru stații. Parametrii specifici celor patru rețele radio sunt enumerați în tabelul de mai jos:

Tabel 3. Parametrii rețelelor radio

Gama de frecvență utilizată este cuprinsă între 150-295 MHz pentru a putea verifica transmisia pe toate frecvențele cuprinse între aceste două limite. Scopul principal al proiectului fiind acela de a identifica anumite probleme apărute la frecvențe particulare dintr-un set de frecvențe de salt.

După introducerea parametrilor în Radio Mobile, concomitent cu crearea unităților și implicit a legăturilor, am obținut următorul rezultat:

Figura 9. Legături radio Sibiu

După cum se poate observa din imaginea mai sus prezentată, reiese faptul că pentru parametrii introduși, doar două legături sunt realizate cu succes, celelalte două fiind predispuse unor eventuale erori. Această predispunere la erori este datorată diferenței mari dintre extremele gamei de frecvență folosită pentru setul de salt. Prin folosirea în cadrul aceleiași rețele a unei frecvențe din marginea inferioară a a gamei, raportul semnal zgomot se îmbunătățește față de situația în care este folosită o frecvență din partea superioară a gamei respective. Cel mai concret mod de a dovedi dependența atenuărilor față de frecvență, este de a compara nivelul puterii la recepție pentru fiecare direcție, odată în cazul în care transmisia se face pe frecvența minimă(150 MHz) și odată când transmisia se face pe frecvența maximă(295 MHz). Doi factori majori în ceea ce privește realizarea cu succes a legăturilor sunt distanța și sensibilitatea receptorului. Experimentele în RadioMobile arătă că pentru distanțe mai mici de 2,5 km, în condițiile parametriilor menționați, nu există probleme de conectare. Începând cu distanțe peste 3 km, apar unele probleme în stabilirea legăturii. De asemenea, un parametru important este sensibilitatea receptorului, am observat că prin mărirea acestei valori toate conexiunilor vor fi colorate în verde adică vor fi bune, iar în cazul în care parametrul este scăzut sub 100dBm, situația începe să se înrăutățească chiar și pentru legăturile care erau bune.

Tabel 4. Puterea recepționată (RadioMobile)

Tabelul de mai sus explică cât se poate de clar importanța gamei de frecvență în alegerea setului de salt. Astfel înainte de a concepe un astfel de set, este necesar un studiu elaborios, care să i-a în calcul fenomenul propagării undelor și să observe limitele fiecărei frecvențe pentru a înlătura orice suspiciune legată de o eventuală eroare de transmisie.

O altă modalitate de atenuare a semnalului care poate fi tratată cu ajutorul softului RadioMobile este influența pământului asupra propagării undelor electromagnetice. În acest sens Radio Mobile pune la dispoziția utilizatorului hărți electronice care evidențiază obstacolele de pe traiectoria de propagare. Funcția RadioLink oferă o imagine 2D, care evidențiază caracteristicile terenului cât și formele de vegetație proeminente. RadioLink oferă de asemenea informații importante despre transmisia efectuată precum: pierderile în spațiul liber, pierderile datorate obstrucțiilor, pierderile specifice mediului(urban), pierderi datorate zonelor împădurite, distanța dintre unități, nivelul relativ de putere la recepție, etc.

În imaginea mai jos prezentată este descrisă o direcție radio cu ajutorul fucției RadioLink. În aceasta sunt evidențiate obstrucțiile datorate detaliilor de planimetrie ale terenului. Pe baza acestor grafice, utilizatorul este capabil să modifice parametrii de emisie-recepție sau caracteristicele aparatelor pentru a obține performanțele dorite de aceștia. Cele mai des întâlnite corecții sunt realizate prin modificarea înălțimii antenelor, a puterii de emisie, sau chiar schimbarea antenei(caracteristicii acesteia de radiație).

Figura 10. Legătură RadioLink

În cazul în care legătura radio este realizată pe distanțe mai mari, este absolut necesar ca utilizatorul să țină cont de sfericitatea pământului, cel mai probabil curs de acțiune fiind implementarea de puncte de retranslație a semnalului. De asemenea este imperios necesar să se țină cont de tipul de climă specific zonei în care se realizează transmisia. RadioMobile pune la dispoziția utilizatorilor săi multiple tipuri de climate, care au o implicație punctuală în ceea ce privește transmisia radio.

Concluzii

În urma analizei atenuărilor specifice unui set de salt, din perspectiva softului Radio Mobile lucrurile au devenit mult mai clare. Aceată analiza s-a materializat prin imagini concrete ce descriu legătura cu totalitatea influențelor asupra ei. Atenuările undelor electromagnetice au cauze multiple la propagarea în aer liber, acestea fiind materializate prin rezultate numerice concrete. Influența mare asupra comunicațiilor în salt de frecvență este dată de distanța de legătură, precum și sensibilitatea receptorului. Rezultatele teoretice simulate, ar trebui să ridice un semn de întrebare oricărui planificator radio și să aibă în vedere îndeplinirea condițiilor optime pentru realizarea unei transmisii radio în salt de frecvență. Pentru realizarea cu succes a comunicațiilor în salt de frecvență este mai mult decât benefic un astfel de studiu cu ajutorul soft-ului Radio Mobile. Analiza unui număr atât de mare de factori poate să aducă rezultate concrete în ceea ce privește planificarea viitoarei rețele radio. În special în cadrul saltului de frecvență lucrurile sunt problematice, întrucât factorii de care depinde acest tip de transmisie sunt multiplii. Pe lângă frecvență și distanță, care pot fi tratați și cu ajutorul altor soft-uri sau chiar cu cunoștiințe teoretice anterior dobândite (Formula lui Friss), Radio Mobile oferă posibilitatea de a determina influența mediului ambiant, cu tot ce ține de el de la relief până la climă. Astfel de informații sunt absolut necesare pentru determinarea cu succes atenuărilor induse.

În concluzie, acest soft este deosebit de util în problemele de managemant al rețelelor radio, deoarece oferă posibilități multiple de calcul, în condițiile unei realități simulate extrem de bine.

STUDIU EXPERIMENTAL PRIVIND PROPAGAREA ÎN MEDIUL URBAN

Obiective:

Determinarea nivelului puterii la recepție, pe diferite frecvențe, în condiții de vizibilitate directă, în prezența obstacolelor și a vegetației, precum și în condiții NLoS.

Comparație privind nivelul puterii la recepție dintre măsurătorile determinate în teren și calculul teoretic folosind formule matematice.

Pentru îndeplinirea acestor obiective, acest capitol a fost structurat în trei părți. În prima parte a fost determinată puterea la recepție dintre antene în cazul LoS(Line of Sight), a doua parte va fi în prezența NLoS(Non Line of Sight), iar în cea de-a treia parte se vor compara rezultatele cu calculul teoretic al puterii recepționate din formula lui Friss. Scopul obiectivelor propuse este de a determina și soluționa eventualele probleme ce ar putea să apară în cadrul transmisiilor cu salt de frecvență. Principalele probleme care pot să apară și asupra cărora se va concentra studiul sunt:influența distanței dintre antene, diferența dintre frecvențele folosite și influența obstacolelor.

Metodologia utilizată

Așa cum istoria a dovedit de multe ori, ceea ce spune teoria nu se aplică mereu când vine vorba de a pune lucrurile în practică. În această ideeeste construit și ultimul capitol al prezentei lucrări, pentru a evidenția diferența dintre rezultatele măsurătorilor practice și rezultatele teoretice conform teoriei lui Friss. Pentru realizarea scenariului am folosit o antenă de emisie și o antenă de recepție, situate la distanțe diferite.Antena de emisie a rămas fixă pe durata procesului, iar cealaltă a fost mutată la diferite distanțe, între 30 și 130 metri. Am mai folosit de asemenea un generator de semnal, un analizor spectral și un amplificator de putere. Semnalul este transmis de antenna de emisie și preluat de antena de recepție, urmând ca interpretarea lui să fie realizată de analizorul spectral.

Descrierea echipamentelor folosite:

Analizorul spectral FSH 3 ( Rohde&Schwartz) conectat la antenna de recepție pentru interpretarea datelor. Frecvența analizată de acest aparat poate fi cuprinsă între 100 kHz și 3 GHz, iar lățimea de bandă între 100 Hz și 1 MHz. Analizorul spectral a fostfolosit în funcția Channel Power, având lățimea de bandă de 3 KHz, sweep time-ul de 500 ms și RBW este de 1KHz. Aceste caracteristici sunt folosite datorită faptului că sunt transmise semnale continue.

Generatorul de semnal HAMEQ(HM 8134-3) conectat la amplificator. Generatorul HM 8134-4 este capabil să lucreze în gama de frecvențe cuprinsă între 1Hz și 1,2 GHz

Amplificator de semnal folosit este produsul firmei Rohde&Schwartz , modelul numindu-se BBA 150. Gama de frecvențe pentru care este acreditat acest sistem, este cuprinsă între 9KHz și 250MHz, iar puterea maximă cu care acesta poate să emită este de 160W.

Antena folosită la emisie este biconică și telescopică, produsă de firma Schwarzbeck, modelul fiind BBA 9106 cu balloon VHA 9103 B. Gama de frecvențe pe care poate să lucreze această antenna este cuprinsă între 30 MHz și 1 GHz;

Antena folosită la recepție este o produsă de compania Teseq, modelul CBL 6143A, având o gamă de frecvență ce variază între 30 MHz și 3 GHz;

Schema bloc reprezentată mai jos evidențiază foarte clar modul de conectare al aparatelor anterior enumerate:

Figura 11. Schema bloc

Din schema bloc și din imaginile prezentate se deduce schema logică de conectare a aparatelor folosite pentru determinarea măsurătorilor experimentale. Modul de conectare urmărește următorul algoritm: generatorul de semnal cât și amplificatorul de putere sunt conectate la o sursă de alimentare cu energie electrică. La amplificatorul de semnal este legat un conector la antena de emisie, care are rolul de a transforma semnalele electrice recepționate în unde electromagnetice . Aceste unde electromagnetice ce vor fi transmise prin aer și captate de antena de recepție. Antena de recepție este conectată la analizorul spectral de putere, care are rolul de a interpreta semnalul și de a-l prezenta utilizatorului.

După ce întregul ansamblu de aparate pentru măsurători a fost instalat, s-a trecut la selectarea unui set de frecvențe, pentru transmisia în salt. Din acest set de 16 frecvențe au fost alese 4 frecvențe principale (frecvența minimă, maximă și două frecvențe de la mijlocul gamei alese) care să fie testate în scopul de a obține cât mai multe informații și de a ajunge la anumite concluzii. Din motive de securitate nu voi scrie numerar cele 4 frecvențe, ci le voi nota în continuare ca f1, f2, f3 și f4.

În ceea ce privește scenariul ales de mine, pentru aceste măsurători experimentale, am ales să mixez propagarea în spațiu liber cu cea într-un mediu cu vegetație(LoS), iar în cele din urmă un mediu în care sunt prezente atât clădiri cât și vegetație(NloS). Inițial am creat un scenariu LoS în care am determinat nivelul puterii la recepție pe cele 4 frecvențe, distanța dintre antena de emisie și cea de recepție fiind variabilă.

Pentru aceste măsurători experimentale au fost folosiți următorii parametrii ai antenelor :

la emisie s-a folosit antena biconică și telescopică BBA 9106 VHA 9103 cu un câștig ce variază de la f1 la f4 astfel:-10dBi, -2,8 dBi, 1,5 dBi și respectiv 0,6 dBi;

la recepție am folosit antena factor CBL 6143, cu câștigul variabil de la f1 la f4 după cum urmează: -20dBi, -14dBi, -12dBi și -10 dBi;

Puterea de emisie: 37 dBm;

Înălțimea antenelor : 100 cm;

Distanța variază de la 30 de metri la 130 de metri;

Măsurătorile experimentale s-au desfășurat după următorul scenariu. Puterea de emisie a fost setată la 5W sau 37 dBm, iar semnalul a fost recepționat în 4 puncte distincte, primele 2 fiind în spațiu liber fără obstacole, următoarea executându-se în prezența unor obstacole materializate prin vegetație, iar ultima măsurătoare a fost realizată în condiții NLoS, fiind prezente pe traiectoria undelor atât o clădire cât și vegetație. Distanța dintre cele 4 puncte ale măsurătorilor este de aproximativ 20-30 de metri între fiecare punct. Semnalele recepționate au fost colectate și interpretate din interfața analizorului spectral.

Figura 15. Interfață analizor spectral

Rezulte și discuții

În tabelul de mai jos sunt trecute puterile totale rezultate în fiecare dintre cele 3 puncte, rezultate în urmă propagării în condiții de vizibilitate directă:

Tabel 5. Putere recepționată LoS

După cum se poate observa din rezultatele trecute în tabel, chiar și în condiții de vizibilitate directă fără obstacole, distanța și frecvența sunt 2 factori extrem de importanți care influențează atenuările și implicit puterea de recepție. Din datele scrise în tabel se poate observa foarte clar cum puterea semnalului se înrăutățește odată cu creșterea distanței dintre antene. Diferența dintre puterile recepționate este demnă de luat în calcul chiar și la aceste distanțe relativ mici, așadar este ușor de imaginat ce se va întâmpla dacă aceste distanțe vor crește considerabil. Cu siguranță că aceste rezultate depind într-o foarte mare măsură și de alți factori, unul dintre aceștia fiind câștigul celor 2 antene, de emisie respectiv de recepție.

Câștigul antenelor are de asemenea un rol important în calculul puterilor deoarece acestea pot varia considerabil între anumite frecvențe. Din descrierea parametrilor se poate observa că cele 2 antene folosite nu prezintă câștiguri bune pentru gama de frecvență selectată. În cadrul antenei de emisie câștigul are o valoare maximă de 1,5 dBi, în rest tinzând a fi negative. Această situație se înrăutățește pentru antenna de recepție unde pentru toate cele 4 frecvențe câștigul antenei este negativ. Acest fapt nu are repercusiuni pozitive în ceea ce privește puterea de recepție, întrucât un câștig negative al unei antene este considerat pierdere, ceea ce în esență va altera puterea semnalului la recepție. Acest fapt poate fi cu ușurință observat în datele din tabel, astfel pentru frecvențele mari puterea la recepție este mai bună decât pentru frecvențele mici. Explicația stă în valorile câștigurile antenelor, din parametrii introduși inițial observându-se că frecvențele mici au câștiguri negative mari, în timp ce pentru frecvențele mari aceste câștiguri au tendința să crească ajungând chiar să fie pozitive.

Dacă la situațiile de vizibilitate directă situația atenuărilor este destul de clară, trebuie urmărite rezultatele obținute în condiții de NLoS. În cadrul acestor măsurători dintanța a crescut cu 40 de metri față de punctual precedent. De asemenea trebuie adus la cunoștiință faptul că traiectoria semnalului trece de data aceasta atât printr-un strat de vegetație cât și prin mijlocul unei clădiri. Măsurarea efectivă a puterii recepționate a fost făcută în prezența obstacolelor, materializate prin clădiri și copaci. Punctul în care am înregistrat măsurătorile a fost situat la circa 15-20 metri în spatele clădirii.

Tabel 6. Putere recepționată NLoS

Printr-o comparație cu precedentul tabel, se observă aceași tendință de scădere a puterii semnalului odată cu distanța. În ceea ce privește raportul atenuări-frecvență, situația este la fel ca și în situația în care emisia a fost în limita vizibilității directe, motivul invocat fiind același, datorită câștigurilor negative ale antenelor. Cu toate acestea se poate observa, prin comparație, o diferență mai mare a valorilor față de precedentele cazuri. Această scădere se datorează prezenței obstacolelor de pe traiectoria propagării. Prezența vegetației și a clădirilor reprezintă un factor de atenuare pentru undele electromagnetice, care suferă fenomene precum difracție sau reflexie la întâlnirea unor astfel de entități. Este bine cunoscut faptul că până și un singur copac duce la împrăștierea undelor electromagnetice. Acesta este și cazul practic în care au fost realizate măsurătorile experimentale, stratul de vegetație nu a fost foarte gros, fiind materializat prin câțiva copaci, dar aceștia și-au pus amprenta asupra realizării legăturii radio.

În ceea ce privește clădirile, materialele din care acestea sunt confecționate reprezintă componente reflectoare pentru undele electromagnetice, fapt ce nu poate fi decât în dezavantajul propagării undelor. Situația de față, în cadrul căreia s-au realizat legăturile radio constitue un cadru particular, în care efectele atenuărilor provocate de obstacole nu sunt foarte clar vizibile, decât dacă le comparăm cu rezultatele obținute la 30 metri, unde se observă o diferență de mai bine de 30 dBm. Dacă sunt comparate cu punctul situat la 90 metri se observă diferențe de circa 10 dBm pentru cele 4 frecvențe. Lipsa unei sesizări evidente a atenuărilor provocate de obstacole este dată tocmai de situația particulară în care a fost realizată studiul și anume distanța relativ mică dintre antena de emisie și cea de recepție precum și prezența unui perete subțire de vegetație, dar și a unei singure clădiri pe traiectoria semnalului. Un alt factor cheie ar fi constituit de faptul că undele care se propagă deasupra clădirilor nu suferă reflexii, ceea ce cel mai probabil s-a întâmplat și în cadrul acestor măsurători.

Aceste măsurători pot fi considerate ca o machetă pentru o situație reală, în care în calea undelor electromagnetice apar mult mai multe clădiri și mult mai multă vegeteție. Pe baza rezultatelor obținute de pe urma acestor măsurători și pe baza inducției matematice se pot calcula rezultatele posibile. În acel caz rezultatele vor fi mult mai vizibile, din cauza unui cumul de atenuări provenite din obstacole.

Pentru cea de-a treia parte a studiului, s-a realizat o scurtă comparație, alegând frecvența minimă și cea maximă din setul de frecvențe, pentru a determina diferențele dintre calcul teoretic realizat cu formula lui Friss și rezultatele din măsurătorile experimentale. Scopul acestei părți este de a sublinia influența pe care o are propagarea undelor în realitate cu toți factorii pe care aceasta îi implică, față de calculul puterii recepționate prin formule matematice. Unul dintre obiectivele acestei părți este de a observa influența pe care mediul real o are asupra propagării radio, chiar și în condiții de vizibilitate directă, fără obstacole. Acest obiectiv vizează modul de comportare al atenuărilor dintre calculul teoretic, când este luat în calcul mediul ideal de propagare și măsurătorile experimentale, când în cadrul mediului de propagare intervindiverse obstacole.

Formula lui Friss:

Pr= Pe +Ge+Gr-L (15)

Unde: Pr este puterea la recepție, Pe este puterea la emisie, Ge câștigul antenei de emisie, Gr câștigul antenei de recepție și L reprezintă pierderile datorate spațiului liber, având următoarea formula matematică:

L=32,44+20 (16)

Tabel 7. Comparație putere recepționată

Din tabelul prezentat se pot observa diferențe destul de mari între rezultatele obținute prin calcule matematice și cele obținute prin măsurători experimentale. Diferențele de nivel dintre aceste rezultate ating în medie o valoare de 40 dBm, ceea ce reprezintă o valoare destul de mare.

Aceste diferențe de putere la receptor nu sunt altceva decât rezultatul implicării tuturor aparatelor de emisie-recepție precum și a tuturor elementelor de planimetrie aflate în teren, între antena de emisie și cea de recepție. Începând cu pierderile pe cabluri și terminând cu reflexia și difracția undelor la întâlnirea obstacolelor precum și condițiile meteo în care s-a realizat propagarea, toate acestea contribuie la un amplu proces de atenuare a undelor electromagnetice, care nu poate fi evidențiat prin calcul teoretic, ci trebuie folosite metode mult mai complexe de predicție.

Concluzii

Prin concretizarea numerică a experimentelor efectuate precum și prin analiza datelor studiul efectuat și-a atins obiectivele reușind să sublinieze principalele probleme ce pot să intervină în cadrul comunicațiilor cu salt de frecvență. În prima parte a fost deslușită importanța distanței de propagarea a undelor. S-a fost arătat că indiferent de mediul de propagare(cu obstacole sau fără) distanța este un factor cheie, de care trebuie ținut cont. Frecvența este un alt element cheie al propagării, iar prin calculele teoretice s-a arătat dependența acesteia față de distanța de propagare (lungimea de undă), mai precis am calculat că odată cu creșterea frecvenței scade implicit lungimea de undă, ceea ce denotă o distanță de legătură mai mică.

Nu în ultimul rând prin partea a două și prin comparația realizată s-a reușit scoaterea în evidență, a unei multitudini de alți factori care provoacă atenuări propagărilor radio. Printre acești factori enumerăm câștigul antenelor, dacă acesta este negativ, clima, obstacole din teren, sensibilitatea receptorului, etc.

Așadar, totalitatea acestor factori reprezintă o provocare în ceeea ce privește realizarea unei legături radio în salt de frecvență. Toți acești factori reprezintă limitări în ceea ce privește posibilitățile de stabilire a unei legături optime. Pentru un bun management al unei rețele radio în salt de fecvență, trebuie ținut cont de fiecare dintre aceste limitări.

Concluzii finale

Comunicațiile radio au evoluat în paralel cu noile tehnologii care an de an devin tot mai performante, această continuitate deschizând nevoia de a experimenta și de a cerceta mereu, pe diverse teme, în cadrul acestui subiect amplu. Chiar dacă undele radio au fost descoperite cu mai bine de un secol în urmă, de-a lungul timpului nu s-a putut realiza o acoperire globală, generală a acestui compartiment vag, fapt care duce la necesitatea demarării a numeroase studii referitoare la modelarea interacțiunii dintre unde și mediul lor de propagare. De aici rezultă un interes continuu pentru investirea în acest domeniu, determinarea a cât mai multe necunoscute și îmbunătățirea faptelor deja cunoscute.Spectrul împrăștiat reprezintă o tehnologie de vârf în ceea ce privește comunicațiile radio, iar orice studiu privind caracteristicile acesteia nu poate fi decât benefic. Proiectarea unor astfel de rețele implică mult timp și bineînteles echipament de ultimă generație, care este capabil de a oferi astfel de capabilități.

Însă în practică, costurile de proiectare reprezintă o adevărată problemă. Implementarea acestor sisteme implică costuri uriașe, tocmai de aceea studii laborioase trebuie făcute înainte de a trece la implementare. Dată fiind complexitatea realizării unui sistem de spectru împrăștiat, este absolut necesar de a implementa un proces de analiză de la un sistem particular la unul general. Astfel din datele empirice cunoscute, precum și folosind infrastructura avută la dispoziție, se determină pas cu pas caracteristicile infrastructurii mari, a scopului urmărit. Acesta este și cazul prezentei lucrări, unde s-a încercat determinarea anumitor concluzii, pas cu pas, folosind diverse echipamente și cunoștiințe avute la dispoziție. Scopul lucrării fiind de a deduce prin inducție caracteristici generale ale metodei de realizare a legăturii radio folosind tehnica spectrului împrăștiat, salt în frecvență.

Prezenta lucrare abordează comunicațiilor radio cu salt în frecvență din punct de vedere statistic, realizând astfel diferite experimente. Comportamentul propagării semnalului radio într-o anumită zonă în jurul emițătorului face ca datele obținute prin măsurători, sau prezise cu ajutorul modelelor de propagare să capete titulatura de variabile statistice. Aceste date statistice servesc ca un ghid în ceea ce privește proiectarea și definirea parametrilor pentru o viitoare rețea radio. După cum s-a observant din derularea părții practice a prezentei lucrări, efortul de stabilire a condițiilor optime de realizare a legăturii în salt de frecvență este destul de îndelungat și dificil. Scopul unor asftel de studii fiind întocmai de a ușura munca programatorilor prin oferirea unui ghid de reguli pentru a fi urmate, un ghid care a fost testat.

Așadar această lucrare poate să fie folosită pentru aprofundare, în ceea ce privește problematica propagării undelor în mediul urban și oferă o imagine de ansamblu asupra evoluției propagării în acest mediu, precum și asupra limitelor impuse asupra comunicațiilor cu salt de frecvență.

În prima parte a capitolului 4, este reprezentată o comparație între calcul teoretic al atenuărilor și folosirea unui soft performant pentru determinarea acestora. Protagoniștii acestui capitol au fost soft-urile RadioWorks și RadioMobile, cu ajutorul cărora am determinat pierderile pe cale, între mai multe puncte din teren, la distanțe diverse precum și pe frecvențe diverse.

Studiile au pornit de la o analiză teoretică a fenomenului de propagare, respectiv a modelului de predicție Hata. Una din componentele principale pe care s-a sprijinit cercetarea a constituit-o partea practică. O parte privind datele experimentale ale propagării au fost obținute de către autor prin măsurători în mediul urban, în condiții de vizibilitate directă cât și în cazul propagării undelor în prezența obstacolelor. Partea privind propagarea a fost realizată de către autor în programe ce redau atenuarea indusă de anumiți factori, urmăriți pe întreaga perioadă a studiului(distanța, frecvența, lungimea de undă, clima,etc) . Prima parte este realizată în RadioWorks și oferă atenuarea produsă de modelul Hata pentru zona urbană. Ce-a de-a doua parte studiază atenuarea oferită de softul Radio Mobile, la diferite frecvențe, prin proiectarea a patru rețele, precum și influența pământului asupra propagării undelor. Prin acest studiu, sunt evidențiați o multitudine de alți factori, care nu au putut fi vizibili în cadrul soft-ului RadioWorks. Accentul a căzut cu precădere pe influența solului și a obstacolelor asupra propagării.

Una dintre cele mai mari provocări pentru realizarea acestei lucrări a constituit-o soluționarea problemelor legate de comunicațiile în salt de frecvență. Într-adevăr pentru un asemenea studiu este necesară multă muncă și bineînteles multe experimente. De asemenea, o altă provocare a fost studiul teoretic pentru aceată lucrare. Este adevărat că sursele bibliografice sunt foarte multe, dar c tocmai aici a fost problema, acest capitol este tratat foarte pe larg în literatura de specialitatea, iar integrarea cunoștiințelor pentru nivelul prezentei lucrări a fost un efort laborios. O altă provocare au reprezentat-o măsurătorile efectuate pe platoul academiei către diferite direcții.

Toate aceste provocări, au fost depășite și în linii mari scopul acestui studiu a fost atins. Dar în domeniul comunicațiilor și informaticii, nu poți spune niciodată că munca s-a încheiat, deoarece domeniul este prea amplu, așa că multe alte provocări așteaptă.

Bibliografie

Autori români:

Bechet P. Spectru împrăștiat, note de curs

Haluta-Fratu S., Vizireanu D.N., Sisteme de comunicatii cu acces multiplu cu diviziune în cod (CDMA)- Notiuni Fundamentale. Tehnici de codare, ETF București, 2000.

Mihăiuți A., Contribuții la modelarea propagării undelor radio, Editura Politehnica – Timișoara, 2012.

Olan G., Propagarea undelor electromagnetice în telecomunicații, Editura “Alma Mater”, Sibiu, 2009.

Autori străini:

Auvray J., Systemes electroniques- Les Techiniques de Multiplexage, 1981.

Dinan E. H., B. Jabbari, Spreading Codes for Direct Sequence CDMA and Wideband CDMA Cellular Networks, IEEE Communications Magazine, 1998.

Chi-Chung, K. Yao, E. Biglieri, Optimal Spread Spectrum Sequences- Constructed From Gold Codes, 2000

Forouzan, Data Communications and Networking-Bandwidth utilization: Multiplexing and Spreading, Library of Congress Cataloging-in-Publication Data, 2007

Glas J., The principles of spread spectrum communications, teza de doctorat, 1996.

Jan De Nayerlaan, Spread Spectrum Study, Belgium, 1999.

Mosa Ali Abu-Rgheff Introduction to CDMA Wireless Communications, Londra Elsevier, 2007.

Pavlovych A., Spread Spectrum in data Communication, 2001.

Pickholtz .R. L. with the Department of Electrical Engineereing and Computer Science, George Washington University, Washington DC, 2005.

Pickholtz R.L., D.L. Schilling, L. B. Milstein, Theory of Spread-Spectrum Communications- A tutorial, IEEE transactions and Communications, vol. Com-30, May 1982.

Pursley M. B., Performance evaluation for phase-coded spread spectrum multiple-access communication-Part 1: System analysis, IEEE Trans. Commun., vol. COM-25, 1977

Sarwate D. V. and Pursley, Hopping patterns for frequency-hopped multiple-access communications, IEEE Int. Conf. Commun., vol 1, 1978

Scholtz, The spread-spectrum concept, IEEE Transactions on Communications, 1977.

Sklar B., Digital Communications- Fundamentals and Applications, Prentice-Hall, Inc, 1988.

Solomon G., Optimal frequency hopping for multiple access, Symp. Spread Spectrum Commun., vol.1, 1973

A.J. Viterbi, CDMA- Principles of Spread Spectrum Communications, Ed. Addison-Wesley, 1995.

Ward R. B., Acquisition of pseudonoise signals by sequential estimation, IEEE Trans. Technol., vol. COM-13, 1965

Weber C. L., Huth G.K. and Batson B.H., Performance considerations of code division multiple access systems, IEEE Trans. Veh. Technol., vol VT-30, 1981.

Infografie

Radio mobile disponibil la http://www.cplus.org/rmw/english1.html, accesat la data de 07.05.2016.

http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1271899 accesat la data de 02.02.2016.

http://sss-mag.com/ss.html accesat la data de 04.05.2016.