Следующим этапом был расчёт требуемого уровня Eb/N0 при фиксированном уровне ошибок в зависимости от базы сигнала (рис. 4). Форма этого уровня определяется двумя факторами. Во-первых, большим разбросом энергии от импульса к импульсу при малых базах даже при больших значениях отношения Eb/N0, когда влиянием теплового шума на флуктуацию энергии импульса можно пренебречь и, во-вторых, уменьшением эффективности приема с ростом базы.
Рис. 4. Зависимость Eb/N0 от базы сигнала при фиксированных значениях вероятности ошибки
На последнем этапе рассчитывались собственно зависимости дальности передачи от базы сигнала для фиксированных вероятностей ошибки на бит (BER). Эти зависимости представлены на рис. 5.
Из приведенных графиков видно, что дальность передачи монотонно растет с увеличением база сигнала. При этом увеличение дальности замедляется по отношению к соответствующему росту базы для больших баз сигнала. Так увеличение базы в два раза (на 3 дБ) приводит к увеличению дальности:
- для начальной базы 10 дБ на 2.5 дБ;
- для начальной базы 25 дБ на 1.1 дБ;
- для начальной базы 35 дБ на 1 дБ.
При этом прирост дальности передачи с увеличением базы сигнала практически одинаков для всех кривых на рис. 5, т.е. независим от вероятности ошибок.
Рис. 5. Зависимости дальности передачи от базы сигнала для фиксированного уровня BER
Пусть, например, прямохаотический приемопередатчик обеспечивает дальность передачи в режиме «точка - точка» в 25 м при базе сигнала порядка 17 дБ и BER = 10-6. Если оставлять требования к уровню ошибок неизменными, то для увеличения дальности передачи с 25 до 50 метров потребуется увеличить базу сигнала в 5.5 раз. При увеличении базы сигнала в 2 раза, происходит увеличение предельной дальности с 25 метров до 32 метров.
При анализе реальных устройств, учитывая прямую связь базы со скоростью передачи, часто удобно рассматривать дальности передачи как функцию ее скорости. Так для сверхширокополосных прямохаотических приемопередатчиков ППС-43 [10], при фиксированной вероятности ошибки 10-6 дальность передачи дальность передачи составляет 20 м при скорости передачи 6 Мбит/сек, а уменьшение скорости до 250 кБит/сек позволяет увеличить дальность до 60 метров.
В работе исследовано влияние базы сигнала на дальность передачи данных в системе связи с некогерентным приемом, использующей в качестве носителя информации хаотические радиоимпульсы. Получены количественные зависимости между базой сигнала и дальностью связи в свободном пространстве, проанализирована возможность практического использования этих зависимостей. Показано, что при значительном увеличении базы сигнала и соответствующем снижении скорости передачи возможно увеличение дальности передачи до трех раз при практически неизменной аппаратной части приемопередатчиков.
Литература
некогерентный сигнал радиоимпульс
1. Revision of part 15th Commission's Rules Regarding Ultra-Wideband Transmission Systems, First Report and Order. ET Docket 98-153, FCC 02-48; April 22, 2002. Wash.: Federal Communications Commission (FCC), 2002. // [Электронный ресурс]. URL: http://hraunfoss.fcc.gov/edocs_public/at-tachmatch/FCC-02-48A1.pdf.
2. О результатах работ по конверсии радиочастотного спектра по вопросу использования полосы радиочастот 2,85-10,6 ГГц сверхширокополосными беспроводными устройствами. Решение ГКРЧ №09-05-02 от 15 декабря 2009 г.
3. Андреев Ю.В., Дмитриев А.С., Кузьмин Л.В., Мохсени Т.И. «Сверхширокополосные сигналы для беспроводной связи» // Радиотехника, 2008, №8, с. 83-90.
4. Дмитриев А.С., Кяргинский Б.Е., Максимов Н.А., Панас А.И., Старков С.О. // Прямохаотическая передача информации в СВЧ диапазоне. / Препринт ИРЭ РАН №1 (625), Москва, 2000.
5. Дмитриев А.С., Кяргинский Б.Е., Панас А.И., Старков С.О. // РЭ. 2001. Т. 46. №2. С. 224.
6. Dmitriev A.S., Panas A..I., Starkov S.O. // Nonlinear Science Preprint. Nlin.CD/0110047). 2001.
7. Дмитриев А.С., Кяргинский Б.Е., Панас А.И., Пузиков Д.Ю., Старков С.О. // РЭ. 2002. Т. 47. № …. С. ….
8. Dmitriev A.S., Kyarginsky B. Ye., Panas A..I., Starkov S.O. // Int. J. of Bifurcation and Chaos. 2003. V. 13. №8. P. 2024.
9. Дмитриев А.С., Ефремова Е.В., Лазарев В.А., Герасимов М.Ю. «Сверхширокополосная беспроводная самоорганизующаяся прямохаотическая сенсорная сеть» // Успехи современной радиоэлектроники, 2013, №3, с. 19-29.
10. Петрович Н.Т., Размахнин М.К. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Советское радио, 1969.
11. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. М.: Советское радио, 1970.
12. Дмитриев А.С., Захарченко К.В., Пузиков Д.Ю. Введение в теорию прямо-хаотической передачи информации // Радиотехника и электроника, 2003, т. 48, №3, с. 328
13. Б. Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение, 2 изд., М.: «Вильямс», 2007. 1104 с.