В каналах связи
1200 бит/с
9600, 4800 бит/с
9600, 4800, 2400, 1200 бит/с
Кодирование в каналах передачи BTS
Сверточный код R=1/2, К=9
Кодирование в каналах передачи MS
Сверточный код R=1/3, K=9
Требуемое для приема отношение энергии бита информации
6-7 дБ
Максимальная эффективная излучаемая мощность BTS
50 Вт
Максимально эффективная излучаемая мощность MS
6,3 – 1,0 Вт
В стандарте используется раздельная обработка отраженных сигналов, приходящих с разными задержками, и последующее их весовое сложение, что значительно снижает отрицательное влияние эффекта многолучевости. При раздельной обработке лучей в каждом канале приема на базовой используется 4 параллельно работающих коррелятора, а на подвижной станции 3 коррелятора. Наличие параллельно работающих корреляторов позволяет осуществить мягкий режим "эстафетной передачи" при переходе из соты в соту.
Мягкий режим "эстафетной передачи" происходит за счет управления подвижной станцией двумя или более базовыми станциями. Транскодер, входящий в состав основного оборудования, проводит оценку качества приема сигналов от двух базовых станций последовательно кадр за кадром. Процесс выбора лучшего кадра приводит к тому, что результирующий сигнал может быть сформирован в процессе непрерывной коммутации и последующего "склеивания" кадров, принимаемых разными базовыми станциями, участвующими в "эстафетной передаче".
Протоколы установления связи в CDMA, так же как в стандартах AMPS основаны на использовании логических каналов.
В CDMA каналы для передачи с базовой станции называются прямыми (Forward), для приема базовой станцией - обратными (Reverse). Структура каналов в CDMA в стандарте IS-95 показана на рис:
Рис. 4
Прямые каналы в CDMA:
1. Пилотный канал - используется подвижной станцией для начальной синхронизации с сетью и контроля за сигналами базовой станции по времени, частоте и фазе.
2. Канал синхронизации - обеспечивает идентификацию базовой станции, уровень излучения пилотного сигнала, а так же фазу псевдослучайной последовательности базовой станции. После завершения указанных этапов синхронизации начинаются процессы установления соединения.
3. Канал вызова - используется для вызова подвижной станции. После приема сигнала вызова подвижная станция передает сигнал подтверждения на базовую станцию, после чего по каналу вызова на подвижную станцию передается информация об установлении соединения и назначения канала связи. Канал персонального вызова начинает работать после того, как подвижная станция получит всю системную информацию (частота несущей, тактовая частота, задержка сигнала по каналу синхронизации).
4. Канал прямого доступа - предназначен для передачи речевых сообщений и данных, а так же управляющей информации с базовой станции на подвижную.
Обратные каналы в CDMA:
1. Канал доступа - обеспечивает связь подвижной станции с базовой станций, когда подвижная станция еще не использует канал трафика. Канал доступа используется для установления вызовов и ответов на сообщения, передаваемые по каналу вызова, команды и запросы на регистрацию в сети. Каналы доступа совмещаются (объединяются) каналами вызова.
2. Канал обратного трафика - обеспечивает передачу речевых сообщений и управляющей информации с подвижной станции на базовую станцию.
Структура каналов передачи базовой станции показана на рис. 5:
Рис. 5
Каждому логическому каналу назначается свой код Уолша. Всего в одном физическом канале логических каналов может быть 64, т.к. последовательностей Уолша, которым в соответствие ставятся логические каналы, всего 64, каждая из которых имеет длину по 64 бита. Из всех 64 каналов на 1-й канал назначается первый код Уолша (W0) которому соответствует "Пилотный канал", на следующий канал назначается тридцать второй код Уолша (W32), следующим 7-ми каналам так же назначаются свои коды Уолша (W1,W2,W3,W4,W5,W6,W7) которым соответствуют каналы вызова, и оставшиеся 55 каналов предназначены для передачи данных по "Каналу прямого трафика".
При изменении знака бита информационного сообщения фаза используемой последовательности Уолша изменяется на 180 градусов. Так как эти последовательности взаимно ортогональны, то взаимные помехи между каналами передачи одной базовой станции отсутствуют. Помехи по каналам передачи базовой станции создают лишь соседние базовые станции, которые работают в той же полосе радиочастот и используют ту же самую ПСП, но с другим циклическим сдвигом.
Порядок прохождения речевых данных в мобильной станции до момента отправки в эфир.
Давайте подробней рассмотрим структурную схему обратного канала трафика. В прямом и обратном канале эта схема повторяется; в зависимости от того, какой канал используется в данный момент, некоторые блоки этой схемы исключаются.
Рис. 6
Речевой сигнал поступает на
речевой кодек.
На этом этапе речевой сигнал оцифровывается и сжимается по алгоритму CELP.
1. Далее сигнал поступает на блок помехоустойчивого кодирования, который может исправлять до 3-х ошибок в пакете данных.
2. Далее сигнал поступает в блок
перемежения сигнала.
Блок предназначен для борьбы с пачками ошибок в эфире. Пачки ошибок - искажение
нескольких бит информации подряд.
Принцип такой. Поток данных записывается в матрицу по строкам. Как только
матрица заполнена, начинаем с нее передавать информацию по столбцам.
Следовательно, когда в эфире искажаются подряд несколько бит информации, при
приеме пачка ошибок, пройдя через обратную матрицу, преобразуется в одиночные
ошибки.
3. Далее сигнал поступает в блок
кодирования (от подслушивания).
На информацию накладывается маска (последовательность) длиной 42 бита. Эта
маска является секретной. При несанкционированном перехвате данных в эфире
невозможно декодировать сигнал, не зная маски. Метод перебора всевозможных
значений не эффективен т.к. при генерации этой маски, перебирая всевозможные
значения, придется генерировать 8.7 триллиона масок длиной 42 бита. Хакер,
пользуясь персональным компьютером, пропуская через каждую маску сигнал и
преобразовывая его в файл звукового формата, потом, распознавая его на наличие
речи, потратит уйму времени.
4. Блок перемежения на код
Уолша. Цифровой поток данных перемножается на последовательность бит,
сгенерированных по функции Уолша. На этом этапе кодирования сигнала происходит
расширение спектра частот, т.е. каждый бит информации кодируется
последовательностью, построенной по функции Уолша, длиной 64 бита. Т.о.
скорость потока данных в канале увеличивается в 64 раза. Следовательно, в блоке
модуляции сигнала скорость манипуляции сигнала возрастает, отсюда и расширение
спектра частот.
Так же функция Уолша отвечает за отсев ненужной информации от других абонентов.
В момент начала сеанса связи абоненту назначается частота, на которой он будет
работать и один (из 64 возможных) логический канал, который определяет функция
Уолша. В момент принятия сигнал по схеме проходит в обратную сторону. Принятый
сигнал умножается на кодовую последовательность Уолша.
По результату умножения вычисляется корреляционный интеграл.
Если Z пороговая удовлетворяет предельному значению, значит, сигнал наш.
Последовательность функции Уолша ортогональны и обладают хорошими
корреляционными и автокорреляционными свойствами, поэтому вероятность спутать
свой сигнал с чужим равна 0.01 %.
5. Блок перемножения сигнала на две М-функции (М1 - длиной 15 бит, М2 - длиной 42 бита) или еще их называют ПСП- псевдослучайными последовательностями. Блок предназначен для перемешивания сигнала для блока модуляции. Каждой назначенной частоте назначаются разные М -функции.
6. Блок модуляции сигнала. В стандарте CDMA используется фазовая модуляция ФМ4, ОФМ4.
В настоящее время оборудование стандарта CDMA является самым новым и самым дорогим, но в то же время самым надежным и самым защищенным. Европейским Сообществом в рамках исследовательской программы RACE разрабатывается проект CODIT по созданию одного из вариантов Универсальной системы подвижной связи (UMTS) на принципе кодового разделения каналов с использованием широкополосных сигналов с прямым расширением спектра (DS-CDMA).
Основным отличием концепции CODIT будет эффективное и гибкое использование частотного ресурса. Как мы раньше пояснили, на широкополосный сигнал CDMA влияние узкополосной помехи практически не сказывается. За счет этого свойства в стандарте CODIT для передачи данных дополнительно будут использоваться защитные интервалы между несущими частотами.
Цифровая сотовая система подвижной радиосвязи стандарта D-AMPS
Общий подход к развитию цифровых сотовых систем в США
В США работы по национальному стандарту на цифровые сотовые системы подвижной связи (ССПС) проводились с 1987 года. В отличие от Европы, где разрабатывался стандарт GSM, Федеральная комиссия связи (FCC) не смогла выделить отдельную полосу частот в диапазоне 900 МГц для перспективной цифровой ССПС США.
В условиях, когда национальная аналоговая ССПС стандарта AMPS уже не отвечала современным требованиям к подвижной связи из-за отсутствия необходимой пропускной способности, недостаточного качества связи, ограниченного набора услуг, отсутствия засекречивания передаваемых сообщений, Ассоциация промышленности сотовой связи (CTIA), совместно с Ассоциацией промышленности связи (TIA) приняли решение о совмещении в одной полосе частот аналоговой и цифровой ССПС, сохранив существовавший в AMPS разнос каналов, равный 30 кГц.
Стандарт на цифровую сотовую систему связи был разработан в 1990 году и система связи на его основе получила условное обозначение D-AMPS или ADC. В 1991-1992 годах проводились полевые испытания системы D-AMPS, по результатам которых TIA и CTIA были приняты три стандарта: IS-54 - на систему сотовой связи D-AMPS (ADC); IS-55 - на двухмодовую подвижную станцию, обеспечивающую связь как по аналоговому (AMPS), так и по цифровому (D-AMPS) каналам связи; IS-56 - на базовые станции.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17
