Sustavi s proirenim spektrom i globalni pozicijski sustav GPS Prof.dr.sc. Robert Na Seminarski rad za poslijediplomski studij Stjepan Brbot, dipl.ing. FER 2010. god. Sustavi s proirenim spektrom___________________________________________________________ Prof.dr.sc. Robert Na Seminar za poslijediplomski studij ____________________________________________________________________________________ Stjepan Brbot, dipl.ing.2/27 FER, 2010. Sustavi s proirenim spektrom i globalni pozicijski sustav GPS .............................. 1 Sustavi s proirenim spektrom ............................................................................... 3 Uvod .................................................................................................................. 3 Tehnika proirivanja spektra ............................................................................. 3 Primjena tehnike proirenog spektra ................................................................. 3 Osnove za tehniku proirenog spektra u teoriji informacija ................................ 3 Vrste tehnika za proirivanje spektra ................................................................. 4 Pseudo sluajna sekvenca (PN) ......................................................................... 5 M-sekvence (PN kdovi) ................................................................................ 8 DSSS sustav proirenog spektra s izravnim slijedom ...................................... 9 FHSS -sustav proirenog spektra s frekvencijskim skakanjem ........................ 11 Osnovni princip sustava proirenog spektra .................................................... 13 Prijenos signala sa umom i smetnjama ...................................................... 14 Sinkronizacija .................................................................................................. 15 Gruba sinkronizacija (akvizicija) .................................................................. 15 Slijedni korelator ......................................................................................... 16 Slijedno paralelni korelator ......................................................................... 17 Korelacija prilagodljivim FIR filtrom ............................................................ 18 Praenje .......................................................................................................... 19 Globalni pozicijski sustav GPS ............................................................................. 20 GPS ukratko .................................................................................................... 20 Generiranje starih nositelja L1 i L2 .................................................................. 22 Stari kdovi u GPS sustavu .............................................................................. 23 C/A kd ....................................................................................................... 23 P/Y kd ....................................................................................................... 24 Moderni GPS kdovi ........................................................................................ 25 L2C kdovi .................................................................................................. 25 M kdovi ..................................................................................................... 25 Najnoviji kdovi ............................................................................................... 26 L5 kdovi .................................................................................................... 26 L1C kdovi .................................................................................................. 26 Spektar GPS signal ........................................................................................ 26 INDEKS................................................................................................................ 27 REFERENCE ........................................................................................................ 27 Sustavi s proirenim spektrom___________________________________________________________ Prof.dr.sc. Robert Na Seminar za poslijediplomski studij ____________________________________________________________________________________ Stjepan Brbot, dipl.ing.3/27 FER, 2010. Sustavi s proirenim spektrom Uvod Uovomdokumentuprikazateseosnovetehnikeproirivanjaspektra(posebiceuDSi FHsustavima)teeseudrugomdijeludatiosvrt(samoradijskiaspekt)natehniku proirenog spektra koji se koristi u globalnom navigacijskom sustavu GPS. Tehnika proirivanja spektra Tehnikaproirenogspektra(spreadspectrum)jemetodakojomsepodatkovnisignal,s osnovnimfrekvencijskimpojasom,namjernoproirujenaznatnoirifrekvencijskipojas. Razlozi za to su: ostvarivanje sigurne (tajne) komunikacije, ostvarivanje otpornosti signala (komunikacije)nainterferencijuodsmetnjiilinamjernogometanja,sprjeavanje detekcije same komunikacije (podataka) i dr. Upraksiseproirivanjefrekvencijskogpojasaizvoditakodaseizvornipodatak(signal) moduliranekimpseudo-sluajnim(PN)kdom,auprijamnikusetajsignaldemodulira sinkroniziranimjednakimpseudo-sluajnimkdom.Proirivanjemspektraenergija koncentriranauoriginalnomsignalurasprujesenaznatnoirefrekvencijskopodruje zbog ega takav raspren signal slii bijelome umu. KodsustavasproirenimspektromestoseprimjenjujeCDMA(codedivisionmultiple access)tehnikakodkojesemultipleksiranjetj.viestrukipristupostvarujeupotrebom razliitih kdova. Kod CDMA vie korisnika u isto vrijeme koristi isti frekvencijski pojas, a razdvajanje njihovih komunikacijskih kanala se omoguuje koritenjem zasebnih kdova. Primjena tehnike proirenog spektra Tipina praktina (civilna) primjena sustava s proirenim spektrom su: globalni pozicijski sustavi(GPS,GALILEO,GLONASS,),mobilnekomunikacijetreegeneracije(UMTS), beine raunalne mree (WLAN), Bluetooth povezivanje i dr. Osnove za tehniku proirenog spektra u teoriji informacija Shannon-Hartleyev teorem definira sljedee: )NS+ ( B C 1 log2 max =Uovojjednadbisedefiniramaksimalnairinainformacijskogkanala(Cmax)tj.mogua propusnost informacija ovisno o upotrijebljenoj irini pojasa (B) i odnosa signala i bijelog uma (S/N) kojega odreuju uvjeti okoline u kojoj se odvija komunikacija. Naovujednadbusemoegledatinasljedeinain:kojuirinupojasaB(ulog)je potrebnoupotrijebitiukomunikacijidaseuokruenju,kojeimazadaniodnossignalai umaS/N(osobinaokoline),dobijeeljenapropusnostinformacijaC(moesegledatii kao na kvalitetu komunikacije). Premaovojjednadbimoesekomunicirati(iliakpoveatikvalitetakomunikacije)iu uvjetimaukojimajesignalispodrazineuma(S/N