Сотовые сети

Мобильная связь

Сотовые сети радиосвязи с подвижными объектами

3. ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ СОТОВОЙ МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ
С МДВР
3.1. Технические характеристики основных цифровых стандартов
систем мобильной радиосвязи
Цифровые стандарты ССПР, как уже отмечалось, относятся к системам второго поколения. Эти системы обладают совершенными техническими характеристиками, позволяющими предоставлять пользователям широкий круг услуг связи. Основой систем является многостанционный доступ с временным разделением каналов - МДВР (TDMA), а точнее комбинация МДЧР + МДВР.
Наибольшее распространение получили три цифровых стандарта: общеевропейский GSM, американский ADC (D-AMPS) и японский JDC.
Основные технические характеристики этих стандартов приведены в табл.3.1.
Таблица 3.1

Характеристики стандарта
Содержание характеристики для стандартов

Стандарт ССПР
GSM
ADC
JDC

Метод доступа
TDMA
TDMA
TDMA

Разнос частот, кГц
200
30
25

Число речевых каналов на несущую
8(16)
3
3(6)

Скорость преобразования речи, кбит/с
13 (6,5)
8
11,2(5,6)

Алгоритм преобразования речи
RPE-LTP
VSELP
VSELP

Общая скорость передачи, кбит/с
270
48
42

Метод разнесения
Перемежение, частотное разнесение (скачки по частоте)
Перемежение
Перемежение, пространственное разнесение

Эквивалентная полоса на речевой канал, кГц
25(12,5)
10
8,3 (4,15)

Вид модуляции
0,3 GMSK
π/4 DQPSK
π/4 DQPSK

Треб. отношение несущая/шум, дБ
9
16
13

Рабочий диапазон частот, МГц
935...960
890...915
824...849 869...894
810...826 .
940...956

Радиус соты, км
0,5...35
0,5...20
0,5...20


Рассмотрим более подробно технические характеристики цифровой подвижной радиотелефонии на примере общеевропейского стандарта GSM и близкого ему стандарта DCS-1800.
Стандарт GSM на цифровую общеевропейскую сотовую систему наземной подвижной связи предусматривает работу передатчиков МС в диапазоне частот 890...915 МГц и работу передатчиков БС в диапазоне 935...960 МГц (рис.3.1).


44
Каждая из двух полос по 25 МГц, выделенных для GSM, разделяется на частотные каналы. Разнос каналов составляет 200 кГц, что позволяет организовать в GSM 124 частотных канала, которые распределяются в соответствии с размещением сот. Частоты, выделенные для передачи с подвижной станции на базовую и в обратном направлении, группируются парами, организуя дуплексный канал с разносом 45 МГц. Каждая сота характеризуется фиксированным присвоением определенного количества пар частот от 1 до 15 (не более) [2, 9].
Если обозначить П(п) - номер несущей частоты в полосе 890...915 МГц, Fu(n) - номер несущей частоты в полосе 93 5...960 МГц, то частоты каналов определяются по следующим Формулам:

Каждая частотная несущая содержит 8 физических каналов, размещенных в 8 временных окнах в пределах TDMA-кадра и в последовательности кадров. Каждый физический канал использует одно и то же временное окно в каждом временном TDMA-кадре.
Таким образом осуществляется многостанционный доступ с временньм разделением каналов МДВР (TDMA). Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщений применяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышение эффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещения подвижных станций достигается медленньм переключением рабочих частот (SFH) в процессе сеанса связи, со скоростью 217 скачков в секунду.
Для борьбы с интерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевым распространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используются эквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов со среднеквадра-тическим отклонением времени задержки до 16 мкс. Система синхронизации рассчитана на компенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствует максимальной дальности связи или максимальному радиусу ячейки (соты) 35 км [9].
В стандарте GSM выбрана гауссовская модуляция с минимальным сдвигом (GMSK); индекс манипуляции - 0.3 [9]. Ширина полосы пропускания предмодуляционного гауссовского фильтра равна ΔfGSMK=81.2 кГц. Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX), которая обеспечивает включение передатчика только при наличии речевого сигнала и отключение передатчика в паузах и в конце разговора. В качестве речепреобразующего устройства выбран речевой кодек с регулярным импульсным возбуждением/долговременным предсказанием и линейным предикативным кодированием с предсказанием (RPE/LTP-LPC-кодек). Общая скорость преобразования речевого сигнала - 13 кбит/с.
Уменьшение битовой скорости передачи до 13.0 кбит/с достигается за счет применения процедуры, состоящей из трех этапов.
На первом этапе отсчеты телефонного сигнала, следующие с частотой 8 кГц, разбиваются на сегменты из 160 выборок на интервале 20 мс. Затем LPC-анализатор рассчитывает восемь коэффициентов r(i) цифрового фильтра таким образом, чтобы минимизировать энергию отфильтрованного сигнала.
На втором этапе динамический диапазон передаваемого сигнала уменьшается еще больше путем использования сходства между соседними звуковыми сегментами. Этот процесс называется долгосрочным предсказанием, которое реализует LTP-фильтр, вычитая предыдущий период сигнала из текущего. Фильтр характеризуется двумя параметрами: задержкой N и коэффициентом усиления Ь. Оба параметра обновляются каждые 5 мс.
Восемь коэффициентов r(i) фильтра LPC-анализатора и оба параметра фильтра LTP-анализатора кодируются и образуют поток со скоростью 3,6 кбит/с.

[...]
Начало
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72]