trans la tan
Post on 06-Apr-2018
221 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/3/2019 Trans La Tan
1/24
1.3 Spread Spectrum
Meskipun bandwidth adalah komoditas yang berharga dalam sistem nirkabel,
meningkatkan bandwidth sinyal kadang-kadang dapat meningkatkan kinerja. Spread spectrum
adalah teknik yang meningkatkan bandwidth sinyal di luar yang diperlukan untuk komunikasidata minimal. Ada banyak alasan untuk melakukan hal ini. Teknik Penyebaran spektrum dapat
menyembunyikan sinyal di bawah noise floor, sehingga sulit untuk dideteksi. Spread spectrum
juga meringankan kinerja karena adanya ISI dan interferensi narrowband. Dalam hubungannya
dengan penerima RAKE, spread spectrum dapat menyediakan penggabungan koheren
komponen multipath yang berbeda. Spread spectrum juga memungkinkan pengguna untuk
berbagi bandwidth sinyal yang sama, karena sinyal menyebar dapat ditumpangkan di atas satu
sama lain dan didemodulasi dengan gangguan minimal di antara mereka. Akhirnya, bandwidth
yang lebar dari sinyal spread spektrum adalah berguna untuk lokasi dan waktu akuisisi.
Spread spektrum pertama dicapai digunakan secara luas dalam aplikasi militer karena
properti yang inheren dengan menyembunyikan sinyal yang menyebar di bawah noise floor
selama proses transmisi, disebabkan oleh ketahanan terhadap gangguan dan interferensi
narrowband, dan probabilitas rendah deteksi dan intersepsi. Untuk aplikasi komersial, resistansi
dari gangguan narrowband telah membuat spread spectrum umum di telepon
cordless. Kemampuan ISI-rejecting dan sharing bandwidth dari spread spectrum sangat
diinginkan dalam sistem seluler dan nirkabel LAN. Akibatnya, spread spectrum adalah dasar
untuk generasi kedua dan ketiga dari sistem seluler serta generasi ke dua LAN nirkabel .
1.3.1 Prinsip Spread Spektrum.
Spread spectrum adalah metode modulasi yang diterapkan pada modulasi sinyal digital
yang meningkatkan bandwidth sinyal transmisi untuk nilai yang jauh lebih besar daripada yang
dibutuhkan untuk mengirimkan bit-bit informasi yang mendasarinya. Ada banyak teknik
signaling yang meningkatkan bandwidth transmisi di atas standar minimum yang diperlukan
untuk transmisi data, untuk contohnya adalah coding dan modulasi frekuensi. Namun, teknik ini
tidak termasuk dalam kategori penyebaran spektrum. Berikut tiga sifat yang diperlukan untuk
sinyal spread spectrum yang akan dimodulasi :
-
8/3/2019 Trans La Tan
2/24
1. Sinyal menempati bandwidth yang jauh lebih besar daripada yang dibutuhkan untuk sinyal
informasi.
2. Para modulasi spread spectrum dilakukan dengan menggunakan kode menyebar (spreadingcode), yang independen dari data pada sinyal.
3. Despreading pada penerima dilakukan dengan menghubungkan sinyal yang diterima dengan
salinan yang sinkron dari kode penyebaran.
Untuk membuat konsep yang tepat, kita kembali ke ruang representasi sinyal dari Bab 5.1 untuk
menyelidiki embedding sinyal informasi ke dalam bandwidth B ke bandwidth yang jauh lebih
besar daripada yang dibutuhkan. Dari (5.3), sebuah set dari sinyal independent linearsi(t), i = 1, .
. .,Mdari bandwidthB dengan durasi waktu Tdapat di tuliskan dengan rumus:
di mana fungsi dasar j (t) adalah ortonormal dan rentang dari sebuah ruang N-dimensi. Salah
satu sinyal yang ditransmisikan setiap detik T untuk menyampaikan log2 M / Tbit per
detik. Seperti dibahas dalam Bab 5.1.2, jumlah minimum fungsi dasar yang diperlukan untuk
mewakili sinyal-sinyal ini adalah M 2BT. Oleh karena itu,untuk menanamkan sinyal-sinyal
ke dimensi ruang yang lebih besar, kita memilihN >> M.
Penerima menggunakan struktur cabang M di mana cabang ke-i berkorelasi dengan
sinyal yang diterima dengan si (t). sinyal output Penerima sesuai dengan cabang dengan
maksimum correlator output. Misalkan kita menghasilkan sinyalsi(t) menggunakan
urutan acak, sehingga urutan koefisien yang dipilih berdasarkan pada generasi urutan acak di
mana koefisien masing-masing memiliki rata-rata nol dan varians Es / N. Jadi, sinyalsi (t)
akan memiliki energi yang seragam yang di distribusikan ke ruang sinyal daridimensi N. Pertimbangkan gangguan atau sinyal jamming dalam ruang sinyal.Sinyal ini dapat
direpresentasikan sebagai:
-
8/3/2019 Trans La Tan
3/24
Dengan total energy melebihi [T,0] diberikan oleh:
Dengan menganggap sinyal si(t) sudah di transmisikan. Mengabaikan suara, sinyal yang
diterima adalah jumlah dari sinyal yang ditransmisikanditambah gangguan:
Maka output dari corelator pada cabang cabang ke-i pada receiver adalah:
dimana istilah pertama dalam ekspresi ini merupakan sinyal dan yang kedua adalah
gangguan.Hal ini dapat ditunjukkan [1] bahwa kekuatan sinyal-to-interference(SIR) rasio dari
sinyal ini adalah:
Hasil ini adalah independen dari distribusi energy interferensi atas ruang sinyal N-
dimensi. Dengan kata lain, dengan menyebarkan kekuatan interferensi atas dimensi lebih
besar N dari dimensi sinyal yang diperlukan M, SIR meningkat oleh G = N / M, di mana G
adalah disebut dengan processing gain. Dalam praktek penyebaran spectrum system
memiliki mengolag gain dalam orde 100-1000. Karena N 2BsT dan M 2BT, kita
memiliki G / B, rasio dari spread signal bandwidth ke bandwidth sinyal
informasi. Processing gain sering didefinisikan sebagai bandwidth rasio atau sesuatu yang
mirip, tetapi makna yang mendasarinya umumnya terkait dengan kinerja
perbaikan sistem spektrum tersebar (spread spectrum) terhadap sistem non-menyebar yang
relatif terhadap gangguan. Perhatikan bahwa blok dan pengkodean konvolusi juga teknik yang
dapat meningkatkan performa terhadap kebisingan (noise) atau interferensi
dengan meningkatkan bandwidth sinyal . Sebuah tradeoff menarik muncul seperti,apakah,memberikan spreding bandwidth tertentu lebih menguntungkan daripada menggunakan
coding atau spread spectrum. Jawabannya tergantung pada spesifikasi disain system masing-
masing.
-
8/3/2019 Trans La Tan
4/24
Spread spectrum biasanya diimplementasikan dalam salah satu dari dua bentuk: direct
sequence(DS) atau frekuensi hopping(FH). Dalam Direct sequence spread spectrum (DSSS)
modulasi, sinyal data dimodulasi s(t) dikalikan dengan penyebaran sinyal pita lebar atau
kode sc (t), di mana sc (t) adalah konstan selama durasi waktu Tc dan memiliki amplitude sama
dengan 1 atau -1. Bit kode penyebaran biasanya disebut sebagai chip, dan 1/Tc disebut chip
rate. bandwidth yang Bc 1/Tc dari sc (t) adalah sekitar Bc/ B Ts / Tc kali lebih
besar daripada bandwidth B dari sinyal termodulasi s(t), dan jumlah chip per bit, Ts / Tc, adalah
bilangan bulat kurang lebih sama dengan G, prosesing gain dari
sistem. Mengalikan sinyal dimodulasi oleh sinyal hasil menyebar di konvolusi dari dua sinyal
dalam domain frekuensi. Dengan demikian, sinyal yang ditransmisikan s(t) sc (t)
memiliki respon frekuensi S (f) * Sc (f), dengan bandwidth sekitar Bc + B. perkalian dari sinyal
menyebar dengan sinyal data BPSK-modulated diilustrasikan pada Gambar 13.1.
Untuk saluran AWGN sinyal penyebaran yang diterima adalah s(t)sc(t)+n(t). Jika
penerima mengalikan sinyal ini dengan sincronisasi replika dari spreding signal, ini
menghasilkan s(t)(t) +n(t)sc(t). Sejak sc(t) = 1,
(t)=1. Selain n(t) = n(t)sc(t) memiliki
statistik yang sama sebagai n(t) jika sc (t) adalah nol dan memiliki wideband yang
-
8/3/2019 Trans La Tan
5/24
cukup (yaitu auto korelasi yang mendekati fungsi delta). Dengan demikian, sinyal yang diterima
s(t)(t)+ n(t)(t) =s(t)+n(t), menunjukkan bahwa penyebaran dan despreading tidak memiliki
dampak pada sinyal yang ditransmisikan melalui saluran AWGN. Namun, spreading dan
despreading memiliki manfaat luar biasa bila saluran memperkenalkan interferensi narrowband
atau ISI. Kami sekarang menggambarkan sifat-sifat interferensi narrowband dan multipath
rejection penyebaran direct sequence spectrum (DSSS) dalam domain frekuensi: rincian lebih
lanjut akan diberikan dalam bagian berikutnya.
Kami pertama-tama mempertimbangkan narrowband interference rejection, seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 13.2.
Mengabaikan kebisingan,kita melihat bahwa input penerima terdiri dari spread modulated
signal S (f) * Sc (f) dan interferensi narrowband I(f). despreading pada penerima memulihkan
data sinyal S (f). Namun, sinyal interferensi I(t) dikalikan dengan sinyal penyebaran (spredingsignal) sc (t), sehingga konvolusi mereka, I(f) * Sc (f) dalam domain
frekuensi. Jadi, despreading penerima memiliki efek mendistribusikan interference power atas
bandwidth dari spreading kode. Demodulasi dari Sinyal termodulasi s(t) secara
efektif bertindak sebagai filter lowpass, menghilangkan sebagian besar energy dari spreading
interference, yang mengurangi powernya dengan processing gain G Bc / B.
ISI rejection, diilustrasikan pada Gambar 13.3, didasarkan pada premis yang sama. Misalkan
sinyal spread s(t)sc(t) ditransmisikan melalui saluran dua jalan dengan impuls respon h
(t) = (t)+ (t - ). Kemudian H (f) = + , menghasilkan input penerima tanpa
adanya kebisingan sama dengan H(f)[S(f)*Sc(f)] dalam frekuensi domain atau
[s(t)sc(t)]*h(t) =s(t)sc(t)+ s(t-) sc(t-) dalam domain waktu. Misalkan proses dispreading
pada receiver mengalikan sinyal ini dengan salinan dari sc(t) disinkronkan ke bagian pertama
dari model dua bagian ini. hasil ini adalah sinyal dalam domain waktu s(t) (t)+ s (t - ) sc(t -
)sc(t).
-
8/3/2019 Trans La Tan
6/24
Karena komponen pada multipath kedua yaitu s(t) = s (t-) sc(t-)sc(t)
termasuk didalamnya produk dari salinan asynchronized sc(t), tetap menyebar atas spreading
code bandwidth , dan proses demodulasi akan menghapus sebagian besar energi. Lebih tepatnya,
seperti yang dijelaskan dalam Bagian 13.2, proses demodulasi efektif melemahkan
komponen multipath oleh autokorelasi c () dari spreading code dengan
keterlambatan . Autokorelasi ini bisa sangat kecil ketika > Tc, pada
urutan 1 / G Tc / Ts, sehingga mitigasi signifikan ISI ketika sinyal termodulasi ini tersebar di
bandwidth yang lebar. Karena autokorelasi kode penyebaran menentukan penolakan ISI dari
spread spectrum sistem, penting untuk menggunakan kode penyebaran dengan
sifat autokorelasi baik.Pengorbanan dalam menyebarkan desain kode dibahas dalam bagian
berikutnya
Premis dasar dari frekuensi hopping spread spectrum (FHSS) adalah untuk
melompati sinyal data yang dimodulasi melalui bandwidth lebar dengan mengubah frekuensi
carrier sesuai dengan kode penyebaran sc(t). Proses ini diilustrasikan pada Gambar 13.4.Waktu Chip Tc menentukan waktu antara lompatan, yaitu durasi waktu dari sinyal data
yang dimodulasi ini dipusatkan pada frekuensi pembawa sebelum melompat kefrekuensi carrier yang baru. Waktu lompatan bisa melebihi waktu simbol, Tc = KTS untuk
beberapa integer k, yang disebut frekuensi hopping lambat atau slow frequency hopping (SFH),
atau carrier dapat diubah beberapa kali per simbol, Tc = Ts / kuntuk beberapa integer
k, yang disebut frekuen sihopping cepat atau fast frekuency hopping (FFH). Dalam FFH ada
keanekaragaman frekuensi di setiap simbol, yang melindungi masing-masing simbol terhadap
narrowband interference dan nulls spektral karena frekuensi-selektif memudar. Bandwidth dari
sistem FH adalah sekitar sama dengan NB, dimana N adalah jumlah frekuensi pembawa yang
tersedia untuk melompat (hopping) dan B adalah bandwidth dari
data sinyal. Sinyal dihasilkan dengan menggunakan synthesizer frekuensi yang
-
8/3/2019 Trans La Tan
7/24
menentukan modulasi frekuensi pembawa dari urutan chip, biasanya menggunakan bentuk
modulasi FM seperti CPFSK.
Pada penerima,sinyal didemodulasi menggunakan synthesizer frekuensi yang sama,
disinkronkan dengan urutan chip sc(t), yang menghasilkan urutan frekuensi pembawa
dari urutan chip untuk down conversion. Seperti dengan DS, FH tidak memiliki dampak pada
kinerja dalam saluran AWGN. Namun, tidak mengurangi dampak interferensi narrowband dan
multipath.
Mempertimbangkan narrowband interferer dari bandwidth B pada frekuensi pembawasesuai dengan salah satu operator digunakan oleh sistem FH. Para interferer dan FH sinyal
menduduki bandwidth yang sama hanya ketika pembawa dihasilkan oleh urutan hop. Jikaurutan hop menghabiskan jumlah waktu yang sama di setiap frekuensi pembawa, kemudian
terjadi gangguan fraksi 1 / N dari waktu, dan dengan demikian daya interferensi dikurangi
dengan sekitar 1 / N. Namun, sifat dari pengurangan interferensi yang berbeda dalam sistem FH
dibandingkan DS.Secara khusus, hasil DS pada gangguan yang mengurangi daya sepanjang
waktu, sedangkan FHSS memiliki interferer kekuatan penuh sebagian kecil dari waktu.
Dalam FFH gangguan sistem hanya mempengaruhi sebagian kecil dari waktu simbol,
sehingga pengkodean mungkin tidak diperlukan untuk mengkompensasi gangguan ini. Dalam
sistem SFH gangguan mempengaruhi banyak simbol, sehingga biasanya coding dengan
interleaving diperlukan untuk menghindari kesalahan banyak simultan dalam sebuah codeword
tunggal. FH umumnya digunakan dalam sistem militer, di mana yang interferers diasumsikansebagai Jammers berbahaya yang mencoba untuk mengganggu komunikasi.
Kita sekarang menyelidiki dampak multipath pada sistem FH. Untuk mempermudah, kita
mempertimbangkan saluran dua jalur yang memperkenalkan komponen multipath dengan
keterlambatan . Misalkan penerima mensinkronisasikan urutan hop terkait dengan jalur sinyal
-
8/3/2019 Trans La Tan
8/24
LOS. Kemudian jalur LOS dimodulasikan pada frekuensi pembawa yang diinginkan. Namun,
komponen multipath tiba di penerima dengan penundaan . Jika > Tc maka penerima akan
melompat ke frekuensi carrier yang baru fj fi untuk down conversion ketika komponen
multipath, berpusat di frekuensi pembawa fi, tiba di penerima. Sejak multipath menempati pita
frekuensi yang berbeda dari komponen sinyal LOS yang didemodulasi, hal itu menyebabkan
interferensi diabaikan untuk sinyal yang didemodulasi. Dengan demikian, sinyal demodulated
tidak menunjukkan baik flat atau frekuensi-selektif fading untuk > Tc. Jika
-
8/3/2019 Trans La Tan
9/24
mengoptimalkan korelasi silang. Jadi, pilihan terbaik dari desain kode tergantung pada jumlah
pengguna dalam sistem dan tingkat keparahan dari multipath dan interferensi.
Frekuensi hopping memiliki beberapa manfaat pada direct sequence dalam sistem
multiuser, dan juga digunakan dalam sistem selular untuk rata-rata keluar interferensi dari sel
lain.
13.2 Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
13.2.1 DSSS System Model
System End-to-end direct sequence spread spektrum diilustrasikan pada Gambar 13.5.
Perkalian oleh sc(t) dan carriercos(2fct) dapat dilakukan juga dalam keadaan
berlawanan: downconverting sebelum despreading memungkinkan kode sinkronisasi
dan despreading harus dilakukan secara digital, tetapi mempersulit pelacakan fase pembawa karena harus dilakukan secara relative terhadap signal2 spread
wideband. Untuk kesederhanaan kita hanya menggambarkan penerima dalam fase sinyal,
struktur yang sama digunakan untuk komponen sinyal kuadratur.
Data simbol sl adalah yang pertama dimodulasi secara linear untuk membentuk sinyal
baseband termodulasi , di mana g(t) adalah modulasi membentuk pulsa, Tsadalah waktu simbol, dan sl adalah simbol dikirim melalui waktu simbol ke l. Modulasi linear
digunakan sejak DSSS adalah bentuk modulasi fase dan karena itu bekerja dengan baikdalam hubungannya dengan sinyal data yang dimodulasi linear. Para sinyal termodulasi ini
kemudian dikalikan dengan kode penyebaran sc(t) dengan waktu Chip Tc, dan kemudian di
upconverted melalui perkalian dengan carier cos(2fct).
Sinyal menyebar melewati saluran h(t) yang juga memperkenalkan kebisingan aditif n(t) dan
gangguan narrowband I(t).
-
8/3/2019 Trans La Tan
10/24
Asumsikan saluran memperkenalkan beberapa komponen multipath: h (t) = 0 (t - 0) + 1 (t -
1)+Sinyal-sinyal yang diterima adalah pertama di downconverted ke baseband. Sincronisizer
kemudian menggunakan baseband sinyal yang dihasilkan z(t) untuk menyelaraskan delay dari
receiver spreading code generator dengan salah satu komponen delay multipath i. Spreading
code generator akan mengeluarkan spreading code sc (t - ), di mana = i jika sinkronisasi
sempurna selaras dengan delay terkait dengan komponen multipath ke-i . Idealnya sinkronisasi
akan terkunci ke komponen multipath dengan amplitudo terbesar. Namun, dalam praktek ini
memerlukan prosedur pencarian kompleks, sehinggasebaliknya sinkronisasi biasanya mengunci komponen yang pertama ditemukan dengan
amplitudo di atas ambang tertentu. Prosedur sinkronisasi bisa sangat kompleks, terutama untuk
saluran dengan ISI parah atau interferensi.
Sinkronisasi dibahas lebih rinci dalam Bagian 13.2.3. Komponen multipath pada delay
adalah despread dengan mengalikannya dengan kode spreading sc(t-). komponen multipath lain
tidak despread, dan sebagian besar energi mereka akan dihapus. Setelah
despreading, baseband sinyal x(t) melewati filter yang cocok dan decision device. Jadi, ada tiga
tahapan dalam demodulasi penerima untuk spread spectrum direct sequence: downconversion,
despreading, dan baseband demodulasi.
Demodulator ini juga disebut single user-matched-filter detektor untuk DSSS.Kita
sekarang memeriksa tiga tahap detektor ini lebih terinci. Untuk mempermudah, asumsikan pulsa
-
8/3/2019 Trans La Tan
11/24
persegi panjang yang digunakan dalam modulasi
. Match filter g*(-t)
maka cukup mengalikan x(t) dengan
dan mengintegrasikan dari nol sampai Ts untuk
mendapatkan estimasi dari simbol yang ditransmisikan. Karena modulasi koheren diasumsikan,kita mengabaikan setiap carier phase offset dalam pemancar atau penerima. Kami juga
menganggap sinkronisasi sempurna di penerima. Multipath-multipath dan interferensi penolakan
terjadi dalam proses demodulasi data. Secara khusus, input ke filter cocok diberikan oleh
Tanpa multipath, h(t) = (t)dan penerima idealnya mensinkronisasikan dengan = 0.Kemudian
menyebarkan / dispreading Proses tidak berdampak pada baseband sinyal x (t). Secara khusus,spreading code memiliki amplitudo 1,sehingga mengalikan sc (t)
dengan salinan disinkronkan dari dirinya sendiri hasil (t)=1 untuk semua t. Kemudian, dengan
tidak adanya multipath dan gangguan, yaitu untuk h (t) = (t) dan I (t) = 0,
Karena (t)=1, Jika sc(t) adalah cukup wideband maka n (t) sc (t) memiliki
sekitar statistik yang sama sebagai n (t), yaitu itu adalah zero-mean AWGN random
process dengan PSD / 2. Output filter yang cocok selama waktu simbol :
Dimana dan sesuai dengan data dan output noise demodulator standar tanpa penyebaran atau dispreading dan pendekatan yang mengasumsikan fc>> 1/Ts. Kita
sekarang mempertimbangkan sinyal interferensi I(t) pada frekuensi pembawa fc, yang
dapat dimodelkan sebagai I(t) = untuk beberapa sinyal
-
8/3/2019 Trans La Tan
12/24
baseband narrowband I(t). Kami mengasumsikan h(t) = '(t). Perkalian oleh spreding sinyal
disinkronkan dengan hasil sinyal yang masuk.
dimana dan sesuai dengan data dan output noise demodulator standar tanpa penyebaran atau dispreading dan pendekatan yang mengasumsikan fc>> 1/Ts.
Penolakan interferensi narrowband dapat dilihat dari istilah terakhir dari (13.11). Secara khusus,
gangguan menyebar I(t) sc (t) adalah sinyal wideband dengan bandwidth sekitar 1/Tc,dan integrasi bertindak sebagai filter lowpass dengan bandwidth sekitar 1/Ts
-
8/3/2019 Trans La Tan
13/24
Di mana, seperti dalam kasus penolakan gangguan, dan sesuai dengan simbol datadan output suara dari standar demodulator tanpa menyebarkan atau despreading dan
pendekatan yang mengasumsikan fc>> 1/Ts. Dengan Aturan 1slk cos(2fc1)c(1)
didapatkan dari integrasi:
Dimana perkiraan tersebut berdasarkan pada fc >> T1c , i.e. spreading code selalu relative
konstan setelah satu periode dari carier, dan
adalah autokorelasi dari kode menyebar dengan keterlambatan 1 selama .umumnya , kode penyebaran autokorelasi karena penundaan selama periode [0,
T] didefinisikan sebagai
Dimana NT = T / Tc adalah jumlah chip lebih dari durasi T dan kesamaan ke dua di ambil dari
bukti bahwa sc (t) adalah konstan selama waktu chip Tc. Hal ini dapat menunjukkan
bahwa c () adalah fungsi simetris dengan nilai maksimum pada = 0. Selain itu,
jika sc (t) adalah periodik denganperiode T, maka autokorelasi hanya bergantungpada
perbedaan waktu spreading code, yaitu:
-
8/3/2019 Trans La Tan
14/24
Dari(13.15), jika T = Ts dan c () = (), proses despreading menghapus
semua ISI. Sayangnya,hal ini t idak mungkin untuk memiliki finite length spreding code
dengan autokorelasi sama dengan fungsi delta. Dengan demikian, telah banyak bekerja pada
merancang spreading code dengan autokorelasi selama waktu simbol yang mendekati delta
fungsi. Pada bagian berikutnya, kita membahas spreding code untuk ISI rejecting , termasuk
kode linier maksimal, yang memiliki sifat autokorelasi yang sangat baik untuk meminimalkan
efek ISI.
13.2.2 Spreading Codes for ISI Rejection: Random, Pseudorandom, and m-Sequences
Spreading code dihasilkan dengan cara deterministik, sering menggunakan sebuah
register geser (shift register) dengan logika umpan balik (feedback logic) untuk membuat biner
urutan kode b 1s dan0s. Urutan biner, juga disebut urutan chip, digunakan untuk memodulasi
amplitudosquare pulse train dengan pulsa durasi Tc,dengan amplitudo 1 untuk 1 bitdan amplitudo-1 untuk 0 bit, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13.6. Yang dihasilkan dari
penyebaran kode sc (t) adalah fungsi sinc dalam domain frekuensi, sesuai dengan
Transformasi Fourier dari sebuah pulsa persegi. Register geser, yang terdiri dari n
tahap, memiliki output siklus dengan periode maksimum 2n - 1.
Untuk menghindari lonjakan spektral pada DC atau membiasnya noise
di despreading, penyebarankode sc (t) seharusnya tidak memiliki komponen DC, yang
mengharuskan urutan bit b memiliki kira-kira jumlah 1s dan 0s yang sama . Hal ini
juga diinginkan untuk jumlah 1s atau 0s berturut-turut yang di sebut run. Run tidak
diinginkan sejak ada run dari k pada 1s atau 0s yang berturut-turut, data sinyal data dari kTc
hanya dikalikan dengan konstanta , yang mengurangi spreading bandwidth (dan keuntungan-
keuntungannya) dengan kira-kira faktor k. Idealnya nilai chip berubah kira-kira setiap kali waktu
chip, yang mengarah ke penyebaran maksimal.
Berdasarkan(13.15), kita memerlukan spreading code dengan c () () untuk
meminimalkan efek ISI.
Sementara DSSS urutan chip yang harus dihasilkan deterministik, sifat urutan acak
berguna untuk mendapatkan wawasan ke dalam desain urutan deterministik. Sebuah urutan chip
biner acak yang terdiri dari i.i.d. nilai bit dengan probabilitas satu setengah untuk satu atau
nol.Sebuah urutan acak panjang N sehingga dapat dihasilkan, misalnya,
oleh membalik koin yang adil N kali sebagai pengaturan sedikit ke satu untuk kepala dan nol
-
8/3/2019 Trans La Tan
15/24
untuk ekor. Urutan acak dengan panjang N asimtotik besar memiliki sejumlah sifat yang
diinginkan dalam menyebarkan kode .Secara khusus, seperti urutan akan memiliki jumlah yang
sama dari satu dan nol, yang disebut balance property of a code.Selain itu, panjang run dalam
urutan umumnya adalah pendek.Secara khusus, untuk urutan asimtotik besar, setengah dari
semua run mempunayi panjang 1, seperempat mempunyai panjang 2, dan sebagainya, sehingga
1/2r pecahan dari semua run adalah dari panjang r untuk r yang terbatas.
distribusi ini pada panjang run disebut run length property of a code. Urutan acak juga memiliki
property bahwa jika mereka dialihkan oleh sejumlah elemen tak nol, urutan yang dihasilkan akan
memiliki setengah unsur-unsur yang sama seperti dalam urutan asli, dan setengah unsur-
unsurnya yang berbeda dari urutan asli. Ini disebut shift property of a code. Mengikuti Golomb
urutan deterministik yang memiliki keseimbangan, panjang run dan
pergeseran sifat yang mana tumbuh besar secara asimtotik disebut sebagai urutanpseudorandom.
Karena ketiga properti tersebut paling penting dalam analisis sistem, analisis DSSS
sering dilakukan dengan menggunakan urutan penyebaran acak (random spreading Sequences)
bukannya urutan menyebar deterministic (deterministic spreading sequences) dikarenakan
tractability analisis mereka.
Di antara semua kode linier, spreading code dihasilkan dari maximal-length sequence,
atau m-urutan, mempunyai banyak property yang diinginkan . maximal-length sequence adalah
jenis kode siklik (lihat Bab 8.2.4). Jadi, mereka
dihasilkan dan ditandai oleh generator polinomial, dan sifat mereka dapat diturunkan
menggunakan teori aljabar pengkodean [2, Bab 3.3] [12, Bab 2,2].Urutan ini memiliki periode
maksimum N = 2n - 1 yang
-
8/3/2019 Trans La Tan
16/24
dapat dihasilkan oleh sebuah register geser dengan panjang n, sehingga urutan berulang
setiap detikNTc. Selain itu, karena urutan kode-kode siklik, setiap pergeseran waktu dari
urutan m-itu sendiri merupakan m-urutan.Urutan ini juga memiliki properti bahwa
penambahan modulo-2 dari sebuah m-sequence dan pergeseran waktu dari dirinya
sendiri menghasilkan urutan m yang berbeda sesuai dengan pergeseran waktu yang berbeda dari
urutan asli. Properti ini disebut shift-and-add property of m-sequences. M-sequences memiliki
jumlah 1s dan 0s yang sama selama periode:-1 nol dan satu . Dengandemikian, spreading code dihasilkan dari m-secuence , yang disebut kode linear maksimal
(maximum linear code), memiliki DC komponen sangat kecil.
Selain itu, maksimal-linier kodememiliki sekitar run-length yang sama propertisebagai acak urutan biner, yaitu jumlah run dari r panjangdalam urutan n-panjangnya 1/2r untuk
r
-
8/3/2019 Trans La Tan
17/24
untuk ||
-
8/3/2019 Trans La Tan
18/24
13.2.3 Synchronization
Kita sekarang memeriksa operasi sinkronisasi pada Gambar 13.5. Kita berasumsi carier
phase recovery loop yang terpisah , sehingga operator dalam demodulator adalah koheren dalam
fase dengan carrier yang diterima. Para sinkronisasi harus menyelaraskan waktu dari
generator spreading code di penerima dengan kode penyebaran yang terkait dengan salah satu
komponen multipath tiba melalui saluran tersebut. Sebuah metode yang
sangat umum sinkronisasi dengan menggunakan umpan balik
kontrol loop, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 13.9. Premis dasar dari loop umpan balik
adalah untuk menyesuaikan keterlambatan penyebaran code generator sampai
fungsi w ()mencapai nilai puncaknya. Pada titik ini, di bawah kondisi ideal,
kode penyebaran yang disinkronisasi ke input,seperti sekarang kita menggambarkan.
-
8/3/2019 Trans La Tan
19/24
Pertimbangkan respon impuls saluran dengan h (t)= (t - 0) yang
hanya memperkenalkan delay 0. Mengabaikan noise, masukan sinyal ke sinkronisasi dari
Gambar 13.5 adalah z (t) = x (t - 0) sc (t - 0) cos2 (2fct). Loop umpan balik akan mencapai
sinkronisasi ketika = 0. Kami pertama-tama akan menganggap bahwa x(t)
adalah sinyal termodulasi-biner yang adalah konstan selama periode kode, dan spreading
code yang code length maximal. Kami kemudian akan membahas ekstensi
untuk menyebarkan kode yang lebih umum dan sinyal termodulasi. Asumsikan spreading codememiliki periode T =NTc, sehingga autokorelasi mereka selama satu periode yang diberikan
oleh (13,19) dan ditunjukkan dalam Gambar 13.7. lalu
dari (13,18). Sejak c (-0) mencapai maksimum pada -0 = 0and sk = 1, loop kontrol umpan
balik akan menyesuaikan seperti yang | w () | meningkat. Secara khusus, misalkan |-0
|> Tc. Maka dari (13,19), c (-0) = -1 / N dan tersebut sinkronisasi beroperasi di luar wilayah
segitiga dari fungsi autokorelasi ditampilkan dalam Figuree 13,7.
Loop kontrol umpan balik sehingga akan menyesuaikan , biasanya
dalam kenaikan Tc,sampai | w () | meningkat di atas -1 / N. Peningkatan ini terjadi
ketika cukupdisesuaikan sedemikian rupa sehingga |-0|
-
8/3/2019 Trans La Tan
20/24
adalah dalam waktu chip sinkronisasi sempurna,yang kadang-kadang disebut sebagai
sinkronisasi kasar atau akuisisi. Secara umum saluran memiliki banyak komponen
multipath, dalam hal sinkronisasi kasar akan menyinkronkan dengan komponen multipath yang
pertama ditemukan di atas ambang batas power yang diberikan.
13.2.4 RAKE receivers
Spread spectrum receiver yang ditunjukkan pada Gambar 13.5 akan melakukan
sinkronisasi dengan salah satu komponen multipath dalam menerima sinyal.
Komponen multipath yang itu disinkronkan biasanya dengan yang pertama yang diperoleh
selama sinkronisasi yang kasar di atas ambang tertentu. Ini mungkin
bukan komponen multipath yang terkuat, dan juga memperlakukan semua komponen multipath
lain sebagai gangguan. Sebuah penerima lebih rumit dapat memiliki beberapa cabang,dengan cabang masing-masing disinkronkan dengan komponen multipath yang
berbeda. Inistruktur penerima RAKE yang disebut penerima dan biasanya mengasumsikan ada
komponen multipath pada setiap kelipatan bilangan bulat dari waktu chip. Jadi,
keterlambatan waktu dari kode cabang yang menyebar antara Tc, seperti yang ditunjukkanpada
Gambar 13.10. RAKE pada dasarnya bentuk lain dari keragaman menggabungkan,karena
kode penyebaran menginduksikeragaman jalur pada sinyal yang ditransmisikan sehingga
bahwa komponen multipath independen dipisahkan oleh lebih dari waktu chip
dapatdiselesaikan. Setiap dari menggabungkan teknik yang dibahas dalam Bab 7 dapat
digunakan.
-
8/3/2019 Trans La Tan
21/24
Kemudian, dari (13.14) dan (13.15), output demodulator dari cabang ke-I adalah
mana sl adalah simbol simbol ditransmisikan dari waktu ke waktu [lTs, (l+1)Ts], yaitu simbolyang terkait dengan jalur LOS, dan kita asumsikan sl = sl-1, sehingga sl juga ditransmisikan
melalui [lTsjTc,lTs].Jika sl = sl-1? Maka jangka ISI (13,22) adalah lebih rumit dan
melibatkan autocorrelation sparsial. Namun, dalam semua kasus ISI dikurangi dengan kira-kira
autokorelasi c ((Ij) Tc). Penggabung keragamankoheren menggabungkan output demodulator.
Secara khusus, dengan SC keluaran cabang sil dengan keuntungan terbesar di jalur output dari
Combiner, dengan EGC semua demodulator output yang dikombinasikan dengan bobot yang
sama, dan dengan MRC output demodulatordigabungkan dengan berat sama dengan SNR cabang
atau SINR, jikagangguan ISI diperhitungkan. Jika c () 0 untuk | |> Tc maka kita
dapat mengabaikan istilah ISI di setiap cabang,dan kinerja dari penerima RAKE dengan cabang-
cabang J adalah identik untuk setiap teknik J-cabang keragaman lainnya.Sebuah
studi komprehensif kinerja RAKE untuk empiris yang diturunkan model saluran dilakukan
oleh Turin pada. Spread spectrum biasanya tidak digunakan untuk keragaman sendiri, karena
-
8/3/2019 Trans La Tan
22/24
memerlukan bandwidth yang signifikan lebih dari
keragaman teknik lainnya. Namun, jika sinyalspread spektrum adalah dipilih untuk manfaat
lainnya, seperti multiuser nya atau gangguan kemampuan penolakan, makagaru menyediakan
mekanisme sederhana untukmemperoleh manfaat keanekaragaman.
13.3 Frequency-Hopping Spread Spectrum (FHSS)
End-to-end frekuensi-hopping spread spektrum adalah sistem seperti yang diilustrasikan
pada Gambar 13.11. spreading code ini masukan untuk synthesizer untuk menghasilkan
frekuensi pembawa sinyal hopping c (t) = cos (2fit + i (t)), yang merupakan masukan
ke modulator untuk upconvert sinyal dimodulasikan ke frekuensi pembawa.
Modulator dapat koheren, noncoherent,atau diferensial yang koheren, meskipun modulasi
koheren tidak seperti biasa sebagai modulasi noncoherent karena kesulitan dalam
mempertahankan referensi fase koheren sedangkan carier hopping melalui bandwidth yanglebar.
Pada penerima, sinkronisasi yang digunakan untuk mensinkronkan kode penyebaran
lokal yang dihasilkan dengan yang dari sinyal yang masuk. Setelah sinkronisasi dicapai, kode
penyebaran adalah input ke frekuensi synthesizer untuk menghasilkan pola hopping dari carrier,
yang kemudian masukan ke demodulator untuk konversi ke bawah.
Untuk modulasi koheren atau diferensial koheren, tidak perlu untuk menyinkronkan fase yang
terkait dengan menerima pembawa dengan yang pembawa mengirimkan.
Seperti dengan DSSS, prosedur sinkronisasi untuk sistem FH biasanya dilakukan dalam dua
tahap. Pertama, hard sinkronisation dilakukan untuk menyelaraskan urutan hop penerima untuk
dalam sepersekian durasi hop Tc terkait dengan sinyal ditransmisikan FH. Proses ini mirip
dengan sinkronisasi kasar DSSS: menerima FH sinyal ditambah kebisingan berkorelasi dengan
urutan hopping lokal dengan mengalikan sinyal bersama-sama dan komputasi
energi dalam produk mereka. Jika energi ini melebihi ambang batas tertentu, akuisisi kasar
diperoleh, jika tidak sinyal yang diterima FH bergeser dalam waktu dengan Tc dan proses
berulang. Akuisisi kasar juga dapat dilakukan secara paralel menggunakan urutan hop, masing-
masing bergeser dalam waktu dengan kelipatan bilangan bulat yang berbeda dari Ts. Setelah
kasar akuisisi diperoleh, fine tuning terjadi dengan terus-menerus menyesuaikan waktu hopper
frekuensi untuk memaksimalkan korelasi antara urutan hopping dan penerima sinyal yang
diterima. Dampak multipath pada sistem FH dibahas dalam Bagian 13.1, di mana kita melihat
-
8/3/2019 Trans La Tan
23/24
bahwa sistem FH tidak menunjukkan memudar jika komponen multipath telah keterlambatan
melebihi waktu hop, karena hanya satu nonfading komponen sinyal tiba pada tiap hop. Ketika
multipath tidak menimbulkan memudar datar atau frekuensi-selektif,
analisis kinerja adalah sama seperti untuk slowly time-varying non-hopping sys. Namun,dampak
dariinterferensi narrowband pada FH sistem, seperti ditandai dengan probabilitas
kesalahan simbol, lebih sulit untuk ditentukan. Bahkan, probabilitas kesalahan
tergantung pada struktur yang tepat dari sinyalyang mengganggu dan bagaimana dampak
modulasi spesifik digunakan, seperti sekarang kita menjelaskan. Kami akan fokus
pada probabilitas symbol kesalahan untuk sistem SFH tanpa coding, di mana gangguan, jika ada,
adalah konstan selama waktu simbol. Analisis untuk FFH lebih rumit, karena
perubahangangguan atas symbol waktu, sehingga lebih sulit untuk
mengkarakterisasi statistik dan dampak yang dihasilkan pada probabilitas kesalahan simbol.
Asumsikan sebuah sistem TFU dengan M keluar dari band frekuensi
yang diduduki oleh N interferer narrowband. dengan asumsi sinyal hop seragam atas seluruh pita
frekuensi, probabilitas dari setiap hop yang diberikanberada di band yang sama
sebagai interferer kemudian M / N. Probabilitas kesalahan simbol diperoleh dengan
pengkondisian pada kehadiran suatu interferer selama periode simbol yang diberikan:
-
8/3/2019 Trans La Tan
24/24
top related