СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

Размер: px
Начинать показ со страницы:

Download "СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ"

Транскрипт

1 СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ Дисциплина специализации специальности Радиотехника Выпускающая кафедра «Высокочастотные средства радиосвязи и телевидения» Разработал и читает курс доцент кафедры ВЧСРТ, к.т.н. С.Н. Шабунин Цели и задачи дисциплины Целью преподавания дисциплины "Структура и организация мобильной связи" является изучение студентами современного состояния средств мобильной радиосвязи, архитектуры и функционирования систем персонального вызова, транкинговой и сотовой связи, систем спутниковой связи. Рассматриваются особенности распространения радиоволн в условиях города, способы повышения качества работы радиоканалов. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Изучение дисциплины "Структура и организация мобильной связи" требует знания прочитанных ранее курсов «Устройства формирования и генерирования сигналов», «Устройства приема и обработки сигналов», «Антенны и устройства СВЧ», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Цифровые устройства и микропроцессоры». В результате изучения дисциплины студенты должны: иметь представление об основных стандартах связи и структуре построения сетей; уметь прогнозировать прохождение радиоволн в системах мобильной связи различных типов; выбирать частотный план построения сетей связи; рассчитывать число пользователей в ячейке сети; выбирать для конкретных условий оптимальную схему организации мобильной радиосвязи. 1

2 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Закиров С.Г. Сотовая связь стандарта GSM. Современное состояние, переход к сетям третьего поколения / С.Г. Закиров, А.Ф. Надев, Р.Р. Файзуллин. М.: Эко-Тренд с. 2. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи / Ю.А. Громаков. М: Эко-Тренд г. 240 с. 3. Андрианов В.И. Средства мобильной связи. В.И. Андрианов, А.В. Соколов. Спб.: BHV-Санкт-Петербург, с. 4. Бурнев В.Б. Электронный учебник по системе сотовой связи с временным разделением каналов стандарта GSM. 5. Бурнев В.Б. Электронное методическое пособие по изучению стандарта системы сотовой связи IS-95c (CDMA x). 6. Антенно-фидерные устройства систем сухопутной подвижной связи / Под ред. А.Л. Бузова. М.: Радио и связь с. 7. Ратынский М.В. Основы сотовой связи / М.В. Ратынский. М: Радио и связь с. 8. The Free Encyclopedia 9. The Free Encyclopedia The Free Encyclopedia 2

3 СОДЕРЖАНИЕ 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ СВЯЗИ СРЕДСТВА ПЕРСОНАЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО ВЫЗОВА СИСТЕМЫ ТРАНКИНГОВОЙ СВЯЗИ СИСТЕМЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО ВЫЗОВА СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РАБОЧЕЙ ЗОНЫ: СТРУКТУРА СЕТИ ПЕРСОНАЛЬНОГО ВЫЗОВА ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ПЕЙДЖЕРА СТАНДАРТЫ КОДИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ ПЕРСОНАЛЬНОГО ВЫЗОВА СИСТЕМЫ СОТОВОЙ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ СПОСОБ ДЕЛЕНИЯ ТЕРРИТОРИИ НА СОТЫ ТРИ ПОКОЛЕНИЯ СИСТЕМ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ АНАЛОГОВЫЕ СИСТЕМЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ АНАЛОГОВАЯ СИСТЕМА СОТОВОЙ СВЯЗИ NMT УСТАНОВЛЕНИЕ ВХОДЯЩЕГО ВЫЗОВА ОТ БАЗОВОЙ СТАНЦИИ К МОБИЛЬНОЙ УСТАНОВЛЕНИЕ ИСХОДЯЩЕГО ВЫЗОВА ОТ МОБИЛЬНОЙ СТАНЦИИ К БАЗОВОЙ ОРГАНИЗАЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ И ПРИНЦИПЫ АДРЕСАЦИИ АБОНЕНТОВ СТРУКТУРА РАБОЧЕГО КАДРА СТАНДАРТА NMT ЭСТАФЕТНАЯ ПЕРЕДАЧА МОБИЛЬНОЙ СТАНЦИИ ЦИФРОВЫЕ СТАНДАРТЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ GSM (GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATIONS) Основные элементы сети GSM Функционирование системы Проверка легальности работы мобильной станции Структура временных кадров Рабочие временные интервалы (slots) Характеристики огибающей сигнала Режим прыгающей частоты Логические каналы в стандарте GSM Структура логических каналов управления Обработка речи в стандарте GSM Канальное кодирование Модуляция радиосигнала Обеспечение безопасности в GSM Механизмы аутентификации Секретность передачи данных Перспективы GSM СИСТЕМЫ СВЯЗИ С ШУМОПОДОБНЫМИ СИГНАЛАМИ DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) MC-CDMA (Multi Carrier - CDMA) FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Система сотовой связи CDMA (IS-95) Каналы трафика и управления Прямые каналы в CDMA IS Кодирование в прямом канале Кодирование в обратном канале Формирование сигнала базовой станцией Формирование сигнала базовой станцией Управление мощностью Формирование QPSK сигнала Кодирование речи

if ($this->show_pages_images && $page_num < DocShare_Docs::PAGES_IMAGES_LIMIT) { if (! $this->doc['images_node_id']) { continue; } // $snip = Library::get_smart_snippet($text, DocShare_Docs::CHARS_LIMIT_PAGE_IMAGE_TITLE); $snips = Library::get_text_chunks($text, 4); ?>

4 Борьба с многолучевостью Организация эстафетной передачи Аспекты безопасности в стандарте IS Перспективы CDMA РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН В МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН В СВОБОДНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ТРИ ОСНОВНЫХ СПОСОБА РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОЛВОЛН ОТРАЖЕНИЕ РАДИОВОЛН ДИФРАКЦИЯ РАДИОВОЛН РАССЕЯНИЕ РАДИОВОЛН МОДЕЛИ РАСЧЕТА ОСЛАБЛЕНИЯ СИГНАЛА В РАДИОКАНАЛАХ, ОСНОВАННЫЕ НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ТЕХНИКА МНОГОСТАНЦИОННОГО ДОСТУПА МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ СВЯЗИ СИСТЕМЫ МНОГОСТАНЦИОННОГО ДОСТУПА С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ FDMA СИСТЕМЫ МНОГОСТАНЦИОННОГО ДОСТУПА С ВРЕМЕННЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ TDMA СИСТЕМЫ МНОГОСТАНЦИОННОГО ДОСТУПА С РАСШИРЕННЫМ ЧАСТОТНЫМ СПЕКТРОМ СИСТЕМЫ МНОГОСТАНЦИОННОГО ДОСТУПА С БЫСТРО МЕНЯЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТОЙ FHMA СИСТЕМЫ МНОГОСТАНЦИОННОГО ДОСТУПА С КОДОВЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ CDMA СРАВНЕНИЕ СЕТЕЙ СОТОВОЙ СВЯЗИ МЕЖДУ СОБОЙ СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОЙ СВЯЗИ ОРГАНИЗАЦИЯ СВЯЗИ НИЗКООРБИТАЛЬНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ IRIDIUM НИЗКООРБИТАЛЬНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ GLOBALSTAR ГЕОСТАЦИОНАРНАЯ СИСТЕМА СВЯЗИ INMARSAT ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ А ЗАКЛЮЧЕНИЕ РЕШЕНИЕ УПРАЖНЕНИЙ

5 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ СВЯЗИ Первое упоминание о передаче информации на расстояние встречается еще в древнегреческом мифе о Тесее. Отец этого героя, Эгей, отправляя сына на битву с чудовищем Минотавром, проживавшем на острове Крит, попросил сына в случае успеха поднять на возвращающемся корабле белый парус, а в случае поражения черный. Тесей убил Минотавра, но паруса, как всегда, перепутали, и несчастный отец, подумав, что чудовище задрало сына, утопился. В честь этого события море, где утопился чадолюбивый Эгей, до сих пор носит название Эгейского. Для передачи сообщений использовались барабаны, дым костров, церковные колокола, но такие сообщения были малоинформативны. Первую систему связи, названную телеграфом, в конце 18 века изобрел француз Клод Шапп ( ). Первая линия была между Парижем и Лионом. Работал она следующим образом. На вершинах холмов сооружались башни, на которые устанавливались особые конструкции с двумя длинными планками, которые меняли свое положение. Каждый из 49 вариантов положений соответствовал букве или цифре. К середине 19 века протяженность линий увеличилась до 4828 км и система работала вполне успешно. Следующим крупным шагом на пути совершенствования средств связи стало появление электрического телеграфа Уильмана Кука ( ) и Чарлза Уинстона ( ). Электрические сигналы посылались по проводам, которые приводили в действие стрелки, показывавшие на различные буквы. В 1843 году американец Сэмюэл Морзе ( ) изобрел новый телеграфный код, заменивший код Уильмана Кука и Чарлза Уинстона. Сигналы передавались в виде точек и тире. Надежность и точность передачи сообщений существенно увеличились. Кодом Морзе пользуются и в настоящее время. Изобретателем телефона признан Александр Грехем Белл, 7 марта 1876 г. запатентовавший способ передачи звука по телеграфу. 25 апреля по старому стилю (7 мая по новому стилю) 1895 года Александр Степанович Попов впервые в мире сделал доклад для научно-технической общественности об изобретенном им методе использования излученных электромагнитных волн для беспроводной передачи электрических сигналов, содержащих полезную для получателя информацию, и продемонстрировал такую передачу в действии. В марте следующего года он продемонстрировал прибор для передачи сигналов, передав на расстояние 250 м радиограмму их двух слов "Генрих Герц". Первая система радиотелефонной связи, предлагавшая услуги всем желающим, начала свое функционирование в 1946 г. в г. Сент-Луис (США). Радиотелефоны, применявшиеся в этой системе, использовали обычные фиксиро- 5

6 ванные каналы. Если канал связи был занят, то абонент вручную переключался на другой - свободный канал. Аппаратура была громоздкой и неудобной в использовании В настоящее время пользователями сотовых телефонов является более миллиарда человек. Прогресс персональных средств связи идет семимильными шагами. 2. СРЕДСТВА ПЕРСОНАЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ Все средства персональной связи условно можно разделить на 4 группы по их функциональным возможностям, способам организации, предоставляемому сервису Системы персонального вызова Наиболее простая и дешевая система связи с большим числом пользователей. Решала и еще решает задачу доставки текстовых сообщений. Приемник пейджер извещает абонента о поступившем сообщении, хранит в памяти старые сообщения. Система персонального вызова прообраз широко распространенной системы SMS сервиса текстовых сообщений сотовых телефонов. Многие технические приемы организации передачи сообщений, применения избыточного кодирования, построения сетей нашли свое дальнейшее применение в сетях сотовой связи. Структура сетей персонального вызова и алгоритмы функционирования, разделения пользователей просты для начального восприятия. В 3 разделе рассмотрены 2 наиболее распространенные системы персонального вызова, использующие протоколы POGSAG и ERMES Системы транкинговой связи Системы транкинговой связи нашли свою нишу применения в различных структурах, предъявляющие особые требования к организации сетей связи. Это профессиональные средства связи. К таким средствам предъявляются следующие требования: Обеспечение надежной связи в заданной зоне независимо от положения абонентов. Возможность взаимодействия отдельных групп абонентов между собой, в том числе вне зоны обслуживания базовых станций. Возможность организации циркулярной связи. Оперативность управления связью. Возможность приоритетного установления связи. Низкие энергетические затраты мобильной станции. Конфиденциальность переговоров. 6

7 Из приведенного перечня видно, что часть требований можно предъявить к любой системе связи, однако в нем есть и сугубо иерархические свойства. Транкинговые системы связи работают как в аналоговом, так и в цифровом стандартах. Есть системы с выделенным каналом управления. Есть системы с последовательным сканированием частотных каналов. Есть системы с совмещенными каналами управления. Большое распространение получил общеевропейский стандарт цифровой транкинговой связи TETRA (Trans European Trunked Radio). В этой системе используется частотно-временное разделение каналов. Он позволяет опознавать абонента и организовывать связь между абонентами без участия базовой станции. Скорость передачи данных 28,8 кбит/с Системы сотовой связи Быстро развивающиеся средства массовой радиосвязи. Внедрение технологии деления территории на соты позволило экономно использовать выделенный частотный ресурс, за счет многократного применения одних и тех же частот в радиоканалах. Обеспечивается высокое качество речевого сигнала, надежность работы радиоканалов, конфиденциальность (кроме старых аналоговых стандартов). Появляется новый сервис передача мультимедиа сообщений, подключение к Интернет, возможность создания мобильных офисов и многое другое. На памяти одного поколения сотовые телефоны от недоступных и чрезвычайно дорогих изделий превратились в обыденный предмет. В разделах 4, 5 и 6 рассмотрены особенности построения сетей сотовой связи, описаны наиболее распространенные стандарты аналоговых и цифровых сетей. В разделе 8 описаны методы организации многостанционного доступа, анализируются и сравниваются параметры сетей по предельной емкости и скорости передачи данных в зависимости от уровня помехового излучения Системы спутниковой связи Нашли свое применение в местах разрыва систем сотовой связи в удаленной от больших городов малонаселенной местности, в акваториях мирового океана. Имеют глобальное или почти глобальное покрытие земной поверхности. Используют систему низкоорбитальных, среднеорбитальных или геостационарных спутников. Связь организуется с помощью абонентских терминалов. Возможна передача текстовой, а сейчас уже и видео информации. Современные абонентские терминалы могут работать и в сетях наземной сотовой связи. Основные сведения о системах спутниковой связи, обеспечения многостанционного доступа к «летающим» базовым станциям рассмотрены в разделе 9. 7

8 3. СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО ВЫЗОВА Системы персонального вызова (системы пейджинговой радиосвязи) обеспечивают эффективное использование радиоканала, имеют низкую стоимость, простоту наращивания сети. Однако это, по сути, единственный вид односторонней радиосвязи. Для создания сети и передачи сообщений на выделенной территории устанавливаются радиопередатчики с антеннами, которые формируют рабочую зону обслуживания Способ формирования рабочей зоны: 1. Радиальный одна базовая станция, применяется для небольших городов, фирм и предприятий. Рис Радиальная схема обслуживания абонентов 2. Сотовый для больших городов. Пейджер работает на определенных частотах. Применяются различные способы передачи данных от базовых станций на абонентские терминалы. Синхронное вещание все станции работают одновременно. Предъявляются жесткие требования к аппаратуре, существенно удорожающие ее. Скорость передачи данных максимальна. Временное разделение базовые станции работаю поочередно, повторно передавая сообщения. Скорость передачи данных пропорционально уменьшается. Для удаленных от основного места обслуживания территорий применяются репитеры переизлучатели сообщений с необходимым усилением сигнала. 8

9 Рис Обслуживание абонентов в сотах 3.2. Структура сети персонального вызова Структура основных элементов сети персонального вызова показана на рис Телефон Р/телефон Модем Интерфейс доступа Контроллер сети Контроллер зоны обслуживания Телефакс Рис Структура основных элементов сети персонального вызова 3.3. Функциональная схема пейджера Функционально пейджер представляет собой приемник с однократным (рис. 3.4) или двукратным преобразованием частоты. Имеются устройства хранения и отображения информации, а также звуковая индикация поступившего сообщения. f пром =455 кгц УВЧ См ППФ Декодер УОХИ УОИ Гет Рис Функциональная схема пейджера: 9

10 УВЧ усилитель высокой частоты: См смеситель; Гет гетеродин; ППФ полосовой фильтр; УОХИ устройство обработки и хранения информации; УОИ устройство отображения информации 3.4. Стандарты кодирования в системах персонального вызова Передача адресной информации и сообщений в цифровых системах (в том числе и в пейджинговых) осуществляется в определенном формате (протоколе) кодирования. История создания и развития протоколов пейджинговой связи насчитывает более полутора десятков различных форматов связи. Первым протоколом пейджинговой связи является двухтоновый формат, разработанный в 50-х годах фирмой MULTITON и предусматривающий передачу (предварявшую голосовое сообщение) на радиостанцию адреса двух тоновых посылок различной частоты. Долгое время после этого разрабатывались и применялись форматы связи, обеспечивающие работу тоновых пейджеров. К середине 70-х годов прошлого века были разработаны и внедрены широко применяемые и сегодня протоколы POCSAG, GOLEY, NEC, предусматривающие модуляцию высокочастотного сигнала двоичным кодом. Наибольшее распространение в мире получил протокол POCSAG. Это универсальный протокол, позволяющий передавать цифровые, буквенноцифровые и тоновые сообщения на скорости 512, 1200 и 2400 бод, что поддерживает уникальную адресацию до 2 млн. номеров пейджеров и обеспечивает ресурс одной частоты СПРВ по количеству обслуживаемых абонентов в пределах тыс. POCSAG наиболее распространенный в мире стандарт Протокол POCSAG разработан Британским почтовым ведомством. Он предусматривает скорость передачи информации 512, 1200 и 2400 бит/сек. Сообщения передаются в асинхронном режиме: пакет сообщения может стартовать в любой момент времени и длина его не определена. Сообщения передаются пакетами. В начале пакета находится преамбула - кодовое слово, состоящее из 576 бит (последовательность нулей и единиц ). Во время приема преамбулы пейджер переводится в режим приема сообщений и осуществляет тактовую синхронизацию. 10

11 пакет Преамбула 1 пачка 2 пачка 3 пачка Слово синхронизации 1 кадр 2 кадр 3 кадр 4 кадр 5 кадр 6 кадр 7 кадр 8 кадр Кодовое слово 1 Кодовое слово Флаг «0» Адресное поле Функциональные биты Проверка Цикличный код Проверка на четность Флаг «1» Информационное сообщение Проверка Цикличный код Проверка на четность Рис Структура протокола POCSAG Каждому из кадров соответствует определенная группа пейджеров. Данная группа включается одновременно в режим приема сообщения в заданный временной интервал кадр. Все пейджеры одновременно просматривают адресное поле. Далее в режиме приема остается только тот пейджер, адрес которого задан. Этим достигается экономия энергии аккумулятора. Если сообщение длинное, оно передается в течение нескольких пачек. Окончанием сообщения является «пустого» кодового слова или адреса другого пейджера. Слово синхронизации состоит из 32 бит, каждое кодовое слово из 32 бит. При скорости передачи 2400 бит/с длительность передачи одного бита составляет 0,417 мкс, время преамбулы равно 0,24 с. Длительность одного кадра tk = ,417мкс = 26,6 мс Длительность передачи одного пакета t п=tк ,417 мкс = 0,2267 с При полной нагрузке с каждой преамбулой передается 30 пакетов. Таким образом, за час можно передать 511 сообщений по 30 пакетов. Диапазон частот работы системы POCSAG МГц и МГц. Полоса частот одного канала 25 кгц. Общеевропейский стандарт ERMES Выбран единый частотный диапазон: 169, ,800 МГц, который разделен на 16 радиоканалов по 25 кгц. Полный цикл передачи 1 час и состоит из 60 циклов по 1 минуте. Каждый цикл состоит из 5 субпоследовательностей по 12 с, состоящих из 16 пачек, обозначенных буквами латинского алфавита. 11

12 A B C D E M N O P Биты синхронизации Служебная информация Адресная часть Информационное сообщение Рис Структура протокола ERMES Группы пейджеров закреплены за определенной пачкой и синхронно сканируют все радиоканалы. Длительность передачи одной пачки составляет 0,75 с. При передаче сообщений на 16 частотных каналах пачки идут со смещением на одну. Таким образом, информационное сообщение, адресованное конкретному пейджеру, передается без перерывов. A B C D E M N O P t P A B C D L M N O O P A B C K L M N N O P A B J K L M B C D E F M O P A f Рис Перестройка частоты передачи в стандарте ERMES 12

13 Протокол ERMES использует помехоустойчивое кодирование передаваемой информации с прямой коррекцией ошибок. Приемники персонального вызова (пейджеры) в системе ERMES работают следующим образом. Находясь в зоне приема "своей" базовой станции пейджер принимает сообщения на ее частоте. При попадании в другой регион пейджер, не "слыша" сигнал на своей частоте, переходит в режим сканирования по каналам ERMES и, обнаружив сигнал, начинает принимать информацию на частоте базовой станции данного региона. 4. СИСТЕМЫ СОТОВОЙ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ 4.1. Способ деления территории на соты Деление обслуживаемой области на отдельные фрагменты соты позволило существенно увеличить число пользователей в сети. Появляется возможность на некотором расстоянии в соте использовать частоту повторно. Регулярно поделить поверхность можно несколькими способами (рис. 4.1). В качестве элемента разбиения можно использовать треугольник, квадрат, шестиугольник. Шестиугольная структура наиболее близко соответствует реальному распределению поля изотропной антенны, создающей равное излучение по окружности (рис. 4.2). Рис Способы деления территории на соты Рис Оптимальность гексагонального деления на соты Гексагональная схема установки базовых станций нашла наибольшее распространения в сетях сотовой связи. Повторяющийся фрагмент частотного деления называется кластер (рис. 4.3). 13

14 F3 F2 F2 F1 F1 F3 F3 F2 F2 F1 F7 F6 F2 F3 F1 F5 F4 F2 F7 F6 Рис Кластеры в гексагональной структуре сот В гексагональной структуре ячеек образовать кластер можно только из определенного числа сот. Это число должно удовлетворять уравнению 2 N=i +ij+j 2, (4.1) где i и j неотрицательные целые числа. Расстояние между антеннами базовых станций, работающих на одной частоте, называется защитный интервал. На рис. 4.4 это расстояние обозначено буквой D. F2 F7 F1 F3 D F7 F6 F4 F5 F6 F2 Рис Защитный интервал Если базовая станция работает на m частотных каналах, то общая полоса частот, занимаемая этой станцией B BS=Bcm, (4.2) где B c полоса частот одного канала. Если кластер состоит из C базовых станций, то общая полоса частот в этом кластере B =B mc. (4.3) t c 14

15 Шестиугольная ячейка позволяет оптимально выбрать соотношение между величинами C и D. Радиус ячейки и, соответственно, защитный интервал зависят от условий распространения радиоволн, эффективной излучаемой мощности и уровня взаимных помех. При уменьшении радиуса ячейки увеличивается суммарное число пользователей в сети и уровень излучаемой мощности. При использовании изотропных антенн базовых станций число используемых частот в кластере совпадает с числом ячеек в нем. Число используемых частот в ячейке называется коэффициентом повторения частот. На рис. 4.4 он равен 7. Увеличить число пользователей в кластере можно за счет использования направленных (секторных) антенн. В этом случае за счет направленных свойств антенны можно увеличить развязку между станциями, работающими на одной частоте. F5 F8 F6 F9 F2 F3 F6 F9 F4 F7 F5 F8 F3 F1 F2 F5 F8 F6 F9 F2 F3 Рис Распределение частот по сотам при использовании секторных антенн Использование секторных антенн с шириной главного лепестка в азимутальной плоскости позволило в кластере из трех ячеек использовать 9 частот, т.е. коэффициент повторения частот увеличился с трех до девяти. Самый эффективный способ использования секторных антенн был предложен фирмой Motorolla (рис. 4.6). 15

16 F3 F10 F3 F9 F7 F5 F12 F1 F2 F6 F8 F6 F11 F1 F2 F9 F12 F7 F5 F2 F10 F3 F11 F4 F6 F8 F6 F3 F10 F12 F4 F11 F7 F5 Рис Применение 60 градусных секторных антенн В кластере из четырех ячеек удалось использовать 12 частот, причем каждую из них дважды! Упражнение 1 Система сотовой связи занимает полосу частот 33 МГц. Каждый канал трафика или управления имеет полосу 25 кгц. Определить число доступных каналов в ячейке, если используются кластеры по а) 4 ячейки; б) 7 ячеек; в) 12 ячеек. Если полоса 500 кгц выделяется только под каналы управления, каким будет число доступных каналов в каждой ячейке для рассмотренных трех схем построения сети? 4.2. Три поколения систем подвижной радиосвязи По своим возможностям, способу формирования передаваемого сигнала, предоставляемым услугам системы сотовой связи условно можно поделить на три поколения (рис. 4.7). 16

17 NTT JDC Mobile satellite TACS C-450 NMT AMPS GSM D-AMPS DCS1800 PCS1900 W-CDMA, CDMA2000, TD-SCDMA,. Cordless telephony: CT0, CT1 CT2, CT3 CDMA IS-95 DECT PHS PACS I II III IV Рис Три поколения систем сотовой связи I-е поколение систем подвижной связи аналоговые системы NMT Скандинавия, 1981 г., 1986 г. AMPS США, 1983 г. TACS Великобритания, 1985 г., С-450 Германия, 1985 г., NTT(Nippon Telephone and Telegraph system) Япония Во всех аналоговых стандартах применяется частотная (ЧМ) или фазовая (ФМ) модуляция для передачи речи и частотная манипуляция для передачи информации управления. Этот способ имеет ряд существенных недостатков: возможность прослушивания разговоров другими абонентами, отсутствие эффективных методов борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов. Для передачи информации применяется метод многостанционного доступа с частотным разделением каналов (Frequency Division Multiple Access - FDMA). С этим непосредственно связан основной недостаток аналоговых систем - относительно низкая емкость, являющаяся следствием недостаточно рационального использования выделенной полосы частот при частотном разделении каналов. 17

18 II-е поколение систем подвижной связи цифровые системы JDC (Japanese Digital Cellular) Япония GSM (Global System for Mobile communications) D-AMPS (Digital AMPS) США CDMA (Code Division Multiple Access) стандарт IS-95, 1995 г. В США аналоговый стандарт AMPS получил столь широкое распространение, что прямая замена его цифровым стандартом оказалась практически невозможной. Выход был найден в разработке двухрежимной аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работу аналоговой цифровой систем в одном и том же диапазоне. Разработанный стандарт получил наименование D-AMPS, или IS-54. В Европе ситуация осложнялась наличием множества несовместимых аналоговых систем. Здесь выходом оказалась разработка единого общеевропейского стандарта GSP\ (GSM-900 диапазон 900 МГц). Цифровой стандарт, по техническим характеристикам схожий с D-AMPS, был разработан в Японии; первоначально он назывался JDC, а с 1994 г. PDC (Personal Digital Cellular «персональная цифровая сотовая связь»). Стандарт D-AMPS дополнительно усовершенствовался за счет введения нового типа каналов управления. Новые чисто цифровые каналы управления были введены в версии IS-136. При этом была сохранена совместимость с AMPS и IS-54. Позже было принято решение обозначать этот стандарт GSM В США диапазон 1800 МГц оказался занят другими пользователями, но была найдена возможность выделить полосу частот в диапазоне 1900 МГц, которая получила в Америке название диапазона систем персональной связи (PCS Personal Communications Systems), в отличие от диапазона 800 МГц, за которым сохранено название сотового (cellular). Освоение диапазона 1900 МГц началось с конца 1995 г.; работа в этом диапазоне предусмотрена стандартом D- AMPS и разработана соответствующая версия стандарта GSM («американский» GSM-1900 стандарт IS-661). Все перечисленные выше цифровые системы второго поколения основаны на методе множественного доступа с временным разделением каналов (Time Division Multiple Access -TDMA). Однако уже в гг. в США был разработан стандарт сотовой связи на основе метода многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (Code Division Multiple Access CDMA) стандарт IS-95 (диапазон 800 МГц). Он начал применяться с гг. в Гонконге, США, Южной Корее, а в США начала использоваться и версия этого стандарта для диапазона 1900 МГц. III-е поколение систем подвижной связи Дальнейшее развитие средств сотовой связи осуществляется в рамках создания проектов систем третьего поколения (3G), которые будут отличаться унифицированной системой радиодоступа. Так как процесс развития средств 18

19 связи идет стремительно, целесообразно новейшие сведения получать через Интернет. Создан международный телекоммуникационный союз IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) по выработке стандарта третьего поколения средств беспроводной связи. Основными разрабатываемыми в настоящее время проектами являются: 1. UMTS (Universal Mobile Telephone System) универсальная система подвижной связи, основанная на использовании широкополосной системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов W- CDMA. UMTS ответственна за развитие GSM, GPRS и EDGE. 2. CDMA2000. (США). 3. TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access). Разрабатывается в Китае. 4. TD-SCDMA (Wideband CDMA) широкополосная CDMA. Ниже приведены некоторые адреса для начального изучения вопроса АНАЛОГОВЫЕ СИСТЕМЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ Наибольшее распространение в мире получили следующие стандарты аналоговых сетей сотовой связи. AMPS (диапазон 800 МГц) широко используется в США, Канаде, Центральной и Южной Америке, Австралии; это наиболее распространенный стандарт в мире; используется в России в качестве регионального стандарта; TACS (диапазон 900 МГц) используется в Англии, Италии, Испании, Австрии, Ирландии, с модификациями ETACS (Англия) и JTACS/NTACS (Япония); это второй по распространенности стандарт среди аналоговых; NMT-450 и NMT-900 (диапазоны 450 и 900 МГц соответственно) используется в Скандинавии и во многих других странах; третий по распространенности среди аналоговых стандартов мира; стандарт NMT-450 является одним из двух стандартов сотовой связи, принятых в России в качестве федеральных; С-450 (диапазон 450 МГц) используется в Германии и Португалии; 19

20 RTMS (Radio Telephone Mobile System диапазон 450 МГц) используется в Италии; NTT (Nippon Telephone and Telegraph system диапазон МГц) используется в Японии. Технические характеристики аналоговых систем связи Характеристика Диапазон частот, BS MS, MS BS, МГц AMPS NTT TACS NMT-450 NMT-900 (ETACS) ( ) ( ) Таблица Радиус ячейки, км Число каналов подвижной станции (640) /1999 до 1000 Число каналов базовой станции Мощность передатчика базовой станции, Вт Ширина полосы 30(12.5) частот канала, кгц / Время переключения канала на границе ячейки, мс Максимальная девиация частоты в канале управления, кгц Максимальная девиация частоты в речевом канале, кгц Минимальное отношение сигнал/шум, 10(6.5) дб 20

21 5.1. Аналоговая система сотовой связи NMT-450 NMT-450. Разработана в 1978 году, введена в эксплуатацию в Достоинства: большая зона обслуживания, низкая стоимость монтажа и обслуживания, простота наращивания сети, надежность связи. Технические характеристики CCC NMT-450 приведены в табл Структурная схема сети показана на рис Основными центрами управления являются центры коммутации MSC (Mobile Switching Centre). Phone07.ico PSTN MSC PSTN MSC Рис Структура сети NMT450 Служебная информация передается в цифровом виде. Нули и единицы формируются с помощью быстрой частотной манипуляции. Единице соответствует один период частоты 1200 Гц, нулю полтора периода частоты 1800 Гц (рис. 5.2). Таким образом, скорость передачи информации составляет 1200 бит/с. Длительность передачи одного бита 833,3 мкс Рис Формирование сигнала быстрой частотной манипуляции 21

22 5.2. Установление входящего вызова от базовой станции к мобильной Мобильные станции постоянно находятся в режиме приема канала управления, имеющего максимальный уровень. Вызов абонента проводится через все базовые станции одновременно. Вызов всех типов подвижных станций посылается одновременно всеми базовыми станциями, расположенными в зоне связи, в которой предполагается работа подвижных станций. Когда подвижная станция приняла сигнал вызова, содержащий ее сигнал опознавания, она отвечает на вызов сигналом подтверждения на ответной частоте канала вызова (рис. 5.3). После этого MSC передает канал связи той базовой станции, в зоне которой ответила на вызов подвижная станция, Подвижная станция принимает номер нужного канала и подключает к нему предоставленный ей канал связи. Весь обмен сигналами между MSC и подвижной станцией осуществляется по каналам управления. Канал вызова, на котором продолжают работать на прием все остальные подвижные станции, готов к немедленной передаче следующего вызова. Во время подачи вызова базовая станция (по команде MSC) постоянно излучает контрольный сигнал (тональный сигнал частотой около 4000 Гц) и посылает его в сторону подвижной станции, которая принимает его и вновь передает на базовую станцию. Принятый возвращенный сигнал детектируется и оценивается базовой станцией. Если качество передачи (отношение сигнал/шум, усредненное за определенный промежуток времени) делает это необходимым, то базовая станция принимает решение о подключении другой базовой станции или о разъединении вызова. Базовые станции посылают информацию о результатах оценки отношения сигнал/шум на MSC Установление исходящего вызова от мобильной станции к базовой Когда подвижный абонент дает вызов, подвижная станция автоматически находит и занимает свободный канал, по которому передаются все служебные сигналы, и происходит разговор. В процессе подключения мобильной станции по команде MSC подчиненные ему базовые станции выполняют измерения напряженности поля сигнала, на котором работает подвижная станция. Для измерения напряженности поля сигнала все базовые станции снабжены многоканальными приемниками мониторами. Информация о результатах измерений дает возможность MSC принять решение, какой базовой станции (или каким) передать разговор. 22

23 Команда о начале измерений передается на базовые станции немедленно, как только начинает идти вызов, для того, чтобы определить, подходит ли используемая базовая станция. Результат измерений в начале каждого разговора используется также для того, чтобы определить, не превышает ли уровень принимаемого от подвижной станции сигнала заданный максимальный уровень и, если превышает, то MSC дает подвижной станции команду уменьшить уровень излучаемой мощности. MSC Вызов ms BS Вызов ms MS Подтверждение Номер РК Подтверждение Номер РК Запрос подтверждения номера РК Подтверждение Вкл. звонка Подтверждение Вкл. звонка Разговор Рис Установление входящего вызова на мобильную станцию 5.4. Организация соединений и принципы адресации абонентов Одним из основных требований является то, чтобы система позволяла вызывать перемещающегося абонента, то есть абонента, который находится в другой зоне связи. Это требование делает' необходимым введение в MSC регистра положения абонентов для того, чтобы можно было отлеживать путь своих абонентов. Когда подвижная станция перемещается из одной зоны связи в другую, она автоматически посылает на MSC, контролирующий новую зону связи, сигнал об изменении местоположения. От нового MSC информация об изменении 23

24 адреса подвижной станции передается по телефонной сети или по сети передачи данных на MSC, где зарегистрирован абонент. Передача данных между подвижной станцией и MSC, в зону действия которого она въезжает, обычно не требует каких-либо действий подвижного абонента. В регистре, в который внесена подвижная станция на своем MSC, делается поправка, и все вызовы этого подвижного абонента переадресовываются в зону действия нового MSC. Подвижная станция оборудована селектором страны, который препятствует перерыву связи в случае работы с базовыми станциями, отличными от базовых станций данной страны Структура рабочего кадра стандарта NMT Служебная информация в системе NMT передается в 64-разрядном пакете и располагается в середине полного рабочего кадра. Каждый такой пакет содержит пять полей: Номер канала N1N2N3, по которому передается данное сообщение. Префикс Р, характеризующий тип кадра. Номер района обслуживания Y1Y2, где расположена базовая станция с номером канала N1N2N3. Номер подвижной станции XI - Х7. Информационное поле. При передаче в направлении MSC MS информационное поле содержит 12 бит, в направлении MS MSC номер района обслуживания Y1Y2 не передается, информационное поле содержит 20 бит. В системе NMT в качестве управляющего может использоваться любой из разговорных радиоканалов, что, по мнению специалистов, повышает эффективность управления сотовой системой связи. Полная структура рабочего кадра показана на рис Рис Структура кадра стандарта NMT 24

25 В системе сотовой подвижной связи стандарта NMT вызов всех типов подвижных станций производится одновременно всеми базовыми станциями, расположенными в зоне связи. Когда подвижная станция принимает сигнал вызова, содержащий ее опознавательный номер (номер радиотелефона), она отвечает сигналом подтверждения на соответствующей частоте канала управления, После этого MSC передает канал связи той базовой станции, в зоне которой оказался абонент. Для организации всех соединений в системе сотовой связи используется специальная схема адресации, которая выполняет следующие задачи: дает возможность вызывающему абоненту информировать телефонную сеть о номере вызываемой подвижной станции; служит для передачи информации в телефонную сеть; дает возможность подвижной станции отвечать на вызов MSC; дает возможность опознавать в MSC вызывающую станцию. Во всех станах подвижные абоненты радиотелефонной сети идентифицируются номером ZX1Х2Х3Х4Х5Х6Х7, который присутствует во всех передачах в направлениях: MSC MSC MSC MS MSC BTS Цифра Z используется только внутри самой системы, а не набирается вызывающим абонентом. При вызове подвижного абонента эта цифра прибавляется к номеру абонента тем радиотелефонным коммутатором, в зоне обслуживания которого он находится. При передаче от подвижного абонента цифра Z автоматически формируется его станцией. Кроме того, формируется еще код доступа, состоящий из префикса Рn (0 или 9) и двух цифр М1М2, а при организации международного вызова вместо кода доступа код страны I1I2I3, после чего служебная информация посылается в эфир 5.6. Эстафетная передача мобильной станции В режиме эстафетной передачи в системе NMT протокол обмена сообщениями выглядит следующим образом. Контроль за качеством речи ведется по тональному сигналу частотой 4 кгц, который методом внеполосной модуляции вводится в разговорный тракт на станции BTS 1. Этот сигнал излучается совместно с речевым сигналом в сторону подвижного абонента и ретранслируется им на базовую станцию, где производится оценивание его параметров. При уменьшении величины ответного сигнала ниже порогового значения центр MSC выдает на соседние базовые станции команду произвести измерение отношения сигнал/шум с указанием номера используемого в настоящий момент радиоканала РК1. Для этих целей все базовые станции снабжены многоканаль- 25

26 ными приемникам и мониторами. По результатам полученных измерений MSC выбирает базовую станцию с максимальным значением уровня принимаемого сигнала (например, BTS2) и выделяет свободный радиоканал РК2 в зоне действия этой станции. По радиоканалу РК1 через станцию (BTS) на MS передается номер нового радиоканала РК2, по которому аппаратура абонента и центра коммутации взаимодействуют с помощью сигналов "передача-подтверждение". По окончании обмена MSC производит переключение соответствующих устройств и проводной телефонной пары для продолжения разговора по новому разговорному каналу. После переключения всех необходимых цепей с базовой станции BTS1 на базовую станцию BTS2 центр коммутации MSC отключает телефонную пару, соединенную с радиоканалом РК1 на станции BTS1. Алгоритм переключения мобильной станции показан на рис BS2 MSC BS1 MS Ухудшение качества Измерить уровень сигнала ms BS3 4 кгц Результаты измерения Номер РК2 Номер РК2 Запрос подтверждения номера РК2 Подтверждение Подтверждение Разговор Рис Эстафетная передача мобильной станции 26

27 Модификацией стандарта NMT450 является система сотовой связи NMT900. В настоящее время системы сотовой связи стандарта NMT в большинстве стран выводятся из эксплуатации. 6. ЦИФРОВЫЕ СТАНДАРТЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ Цифровые системы связи, обеспечивающие существенно больший объем услуг, конфиденциальность и надежность связи получили широкое распространение. Наиболее распространенными стандартами цифровой связи являются: D-AMPS (Digital AMPS - диапазоны 800 МГц и 1900 МГц); GSM (Global System for Mobile communications, диапазоны 900, 1800 и 1900 МГц) - это второй по распространенности стандарт мира; CDMA (Code Division Multiple Access, диапазоны 800 и 1900 МГц); JDC (Japanese Digital Cellular) Япония. Таблица 6.1 Технические характеристики цифровых стандартов Характеристика GSM D-AMPS (DCS 1800) (ADC) JDC CDMA Метод доступа TDMA TDMA TDMA CDMA Число речевых каналов на одну несущую 8(16) Рабочий диапазон частот, МГц BS MS, ( ) MS BS ( ) Разнос каналов, кгц Эквивалентная полоса частот на один разговорный 25(12,5) 10 8,3 - канал, кгц Вид модуляции 0,3 GMSK π/4 DQPSK π /4 DQPSK QPSK Скорость передачи информации, кбит/с ,6 Скорость преобразования речи, кбит/с 13(6,5) 8 11,2(5,6) 9,6 Алгоритм преобразования речи RPE-LTR VSELP VSELP - Радиус соты, км

28 Достоинства цифровых систем связи: 1. Увеличение набора предоставляемых услуг. 2. Увеличение надежности связи. 3. Конфиденциальность связи GSM (Global System for Mobile Communications) По данным 2005 года этот стандарт занимает до 70% рынка услуг средств связи. Он распространен в 200 странах и им пользуются более миллиарда человек. Был разработан GSM группой ("Groupe Spécial Mobile", Франция), основанной в 1982 году. В 1987 году для этого стандарта связи был выбран метод многостанционного доступа с временным разделением каналов (TDMA). Коммерческое использование началось в 1991 году в Финляндии Основные элементы сети GSM Рис Основные элементы сети GSM 28

29 Условно схему можно поделить на три части: 1. Подсистема базовых станций, состоящая из сети базовых станций (BTS Base Transmitting Station), контроллеров базовых станций (BSC Base Station Controller). 2. Подсистема коммутации и управления сетью. Состоит из центра коммутации (MSC Mobile Switching Centre), регистры положения (HLR Home Location Register) и перемещения (VLR Visitors Location Register), центре аутентификации (AUC Authentication Centre), регистра идентификации оборудования (EIR Equipment Identification Register). Кроме того к элементам управления сетью относятся центр биллинга (BC Billing Centre), центр передачи коротких сообщений (SMSC Short Message Service Centre), центр передачи мультимедийных сообщений (MMSC Multimedia Messaging System Centre), система записи голосовых сообщений (VMS Voic System records and stores voic s). SS7 (Signalling System 7) система протоколов обмена. 3. Подсистема GPRS (General Packet Radio Services) расширения услуг обмена данными. Состоит из SGSN (Serving GPRS Support Node) узла поддержки GPRS, GGSN шлюза связи протокола обмена GPRS со стандартным Интернет протоколом IP Функционирование системы BSS оборудование базовой станции, состоит из контроллера базовой станции (BSC) и приемо-передающих базовых станций (BTS). Контроллер базовой станции может управлять несколькими приемо-передающими блоками. BSS управляет распределением радиоканалов, контролирует соединения, регулирует их очередность, обеспечивает режим работы с прыгающей частотой, модуляцию и демодуляцию сигналов, кодирование и декодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи для речи, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персонального вызова. BSS совместно с MSC, HLR, VLR выполняет некоторые функции, например: освобождение канала, главным образом, под контролем MSC, но MSC может запросить базовую станцию обеспечить освобождение канала, если вызов не проходит из-за радиопомех. BSS и MSC совместно осуществляют приоритетную передачу информации для некоторых категорий подвижных станций. Каждый MSC обеспечивает обслуживание подвижных абонентов, расположенных в пределах определенной географической зоны. MSC управляет процедурами установления вызова и маршрутизации. Для телефонной сети общего пользования (PSTN) MSC обеспечивает функции сигнализации по протоколу 29

30 SS7, передачи вызова или другие виды интерфейсов в соответствии с требованиями конкретного проекта. MSC поддерживает также процедуры безопасности, применяемые для управления доступами к радиоканалам. MSC не только участвует в управлении вызовами, но также управляет процедурами регистрации местоположения и передачи управления, кроме передачи управления в подсистеме базовых станций (BSS). Регистрация местоположения подвижных станций необходима для обеспечения доставки вызова перемещающимся подвижным абонентам от абонентов телефонной сети общего пользования или других подвижных абонентов. Процедура передачи вызова позволяет сохранять соединения и обеспечивать ведение разговора, когда подвижная станция перемещается из одной зоны обслуживания в другую. Передача вызовов в сотах, управляемых одним контроллером базовых станций (BSC), осуществляется этим BSC. Когда передача вызовов осуществляется между двумя сетями, управляемыми разными BSC, то первичное управление осуществляется в MSC. В стандарте GSM также предусмотрены процедуры передачи вызова между сетями (контроллерами), относящимися к разным MSC. Центр коммутации осуществляет постоянное слежение за подвижными станциями, используя регистры положения (HLR) и перемещения (VLR). В HLR хранится та часть информации о местоположении какой-либо подвижной станции, которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции. Регистр HLR содержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI). Он используется для опознавания подвижной станции в центре аутентификации (AUC). Практически HLR представляет собой справочную базу данных о постоянно прописанных в сети абонентах. В ней содержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов, состав услуг связи, специальная информация о маршрутизации. Ведется регистрация данных о роуминге абонента, включая данные о временном идентификационном номере подвижного абонента (TMSI) и соответствующем VLR. К данным, содержащимся в HLR, имеют дистанционный доступ все MSC и VLR сети и, если в сети имеются несколько HLR, в базе данных содержится только одна запись об абоненте, поэтому каждый HLR представляет собой определенную часть общей базы данных сети об абонентах. Доступ к базе данных об абонентах осуществляется по номеру IMSI или MSISDN (номеру подвижного абонента в сети ISDN). К базе данных могут получить доступ MSC или VLR, относящиеся к другим сетям, в рамках обеспечения межсетевого роуминга абонентов. Второе основное устройство, обеспечивающее контроль за передвижением подвижной станции из зоны в зону, регистр перемещения VLR. С его помощью достигается функционирование подвижной станции за пределами зоны, 30

31 контролируемой HLR. Когда в процессе перемещения подвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станции BSC, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого BSC, она регистрируется новым BSC, и в VLR заносится информация о номере области связи, которая обеспечит доставку вызовов подвижной станции. Для сохранности данных, находящихся в HLR и VLR, в случае сбоев предусмотрена защита устройств памяти этих регистров. VLR содержит такие же данные, как и HLR, однако эти данные содержатся в VLR только до тех пор, пока абонент находится в зоне, контролируемой VLR. VLR обеспечивает также присвоение номера "блуждающей" подвижной станции (MSRN). Когда подвижная станция принимает входящий вызов, VLR выбирает его MSRN и передает его на MSC, который осуществляет маршрутизацию этого вызова к базовым станциям, находящимся рядом с подвижным абонентом. VLR также распределяет номера передачи управления при передаче соединений от одного MSC к другому. Кроме того, VLR управляет распределением новых TMSI и передает их в HLR. Он также управляет процедурами установления подлинности во время обработки вызова. По решению оператора TMSI может периодически изменяться для усложнения процедуры идентификации абонентов. Доступ к базе данных VLR может обеспечиваться через IMSI, TMSI или MSRN. В целом VLR представляет собой локальную базу данных о подвижном абоненте для той зоны, где находится абонент, что позволяет исключить постоянные запросы в HLR и сократить время на обслуживание вызовов Проверка легальности работы мобильной станции Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся механизмы аутентификации - удостоверения подлинности абонента. Центр аутентификации состоит из нескольких блоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяются полномочия абонента и осуществляется его доступ к сети связи. AUC принимает решения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрования абонентских станций на основе базы данных, сосредоточенной в регистре идентификации оборудования (EIR Equipment Identification Register). Каждый подвижный абонент на время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM), который содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki), алгоритм аутентификации (A3). С помощью записанной в SIM информации в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети. 31

32 Процедура проверки сетью подлинности абонента реализуется следующим образом. Сеть передает случайный номер (RAND) на подвижную станцию. На ней с помощью Ki и алгоритма аутентификации A3 определяется значение отклика (SRES) SRES = Ki [ RAND]. (6.1) Подвижная станция посылает вычисленное значение SRES в сеть, которая сверяет значение принятого SRES со значением SRES, вычисленным сетью. Если оба значения совпадают, подвижная станция приступает к передаче сообщений. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции показывает, что опознавание не состоялось. Для обеспечения секретности вычисление SRES происходит в рамках SIM. Несекретная информация (например, Ki) не подвергается обработке в модуле SIM Структура временных кадров В результате анализа различных вариантов построения цифровых сотовых систем подвижной связи (ССПС) в стандарте GSM принят многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA). Общая структура временных кадров показана на рис Длина периода последовательности в этой структуре, которая называется гиперкадром, равна Тгк = 3 ч 28 мин 53 с 760 мс (12533,76 с). Гиперкадр делится на 2048 суперкадров, каждый из которых имеет длительность Тск = 12533,76/2048 = 6,12 с. Суперкадр состоит из мультикадров. Для организации различных каналов связи и управления в стандарте GSM используются два вида мультикадров: 1) 26-позиционные TDMA кадры мультикадра; 2) 51-позиционные TDMA кадры мультикадра. Суперкадр может содержать в себе 51 мультикадр первого типа или 26 миультикадров второго типа. Длительности мультикадров соответственно: 1) Тмк= 6120/51 = 120 мс; 2) Тмк = 6120/26 = 235,385 м.с Длительность каждого TDMA кадра Тк = 120/26 = 235,385/51 = 4,615 мс. 32

33 1 гиперкадр=2048 суперкадров = TDMA кадров T ГК =3 ч 28 мин 53 с 760 мс суперкадр = 51 мультикадр (по 26 кадров) 1 суперкадр = 26 мультикадров (по 51 кадру) T СК =6,12 с мультикадр = 26 TDMA кадра мультикадр = 51 TDMA кадр T MК =235,385 мс TDMA кадр 8 временных интервалов T К =4,615 мкс Рис Структура временных интервалов GSM В периоде последовательности каждый TDMA кадр имеет свой порядковый номер (NF) от О до NFmax, где NFmax = (26х51х2048) 1 = Таким образом, гиперкадр состоит из TDMA кадров. Необходимость такого большого периода гиперкадра объясняется требованиями применяемого процесса криптографической защиты, в котором номер кадра NF используется как входной параметр. TDMA кадр делится на восемь временных позиций с периодом То = 60/13/8 = 576,9 мкс (15/26 мс). Каждая временная позиция обозначается TN с номером от 0 до 7. Физический смысл временных позиций, которые иначе называются окнами, - время, в течение которого осуществляется модуляция несущей цифровым информационным потоком, соответствующим речевому сообщению или данным. Цифровой информационный поток представляет собой последовательность пакетов, размещаемых в этих временных интервалах (окнах). Пакеты формируются немного короче, чем интервалы, их длительность составляет 0,546 мс, что необходимо для приема сообщения при наличии временной дисперсии в канале распространения. Информационное сообщение передается по радиоканалу со скоростью 270,833 кбит/с. 33

34 Это означает, что временной интервал TDMA кадра содержит 156,25 бит. Длительность одного информационного бита 576,9 мкс/156,25 = 3,69 мкс. Каждый временной интервал, соответствующий длительности бита, обозначается BN с номером от 0 до 155; последнему интервалу длительностью 1/4 длительности бита присвоен номер Рабочие временные интервалы (slots) Для передачи информации по каналам связи и управления, подстройки несущих частот, обеспечения временной синхронизации и доступа к каналу связи в структуре TDMA кадра используются пять видов временных интервалов (окон): NB (Normal Burst) используется для передачи информации по каналам связи и управления, за исключением канала доступа RACH. Он состоит из 114 бит зашифрованного сообщения и включает защитный интервал (GP) в 8,25 бит длительностью 30,46 мкс (рис.6.3). Информационный блок 114 бит разбит на два самостоятельных блока по 57 бит, разделенных между собой обучающей последовательностью в 26 бит, которая используется для установки эквалайзера в приемнике в соответствии с характеристиками канала связи в данный момент времени. ТВ 3 бит Зашифрованные биты 57 к.б 1 бит Обучающая последов-ть 57 к.б 1 бит Зашифрованные биты 57 ТВ 3 бит Защитный интервал 8,25 Рис Основной временной интервал В состав NB включены два контрольных бита (Steeling Flag), которые служат признаком того, содержит ли передаваемая группа речевую информацию или информацию сигнализации. В последнем случае информационный канал (Traffic Channel) "украден" для обеспечения сигнализации. Между двумя группами зашифрованных бит в составе NB находится обучающая последовательность из 26 бит, известная в приемнике. С помощью этой последовательности обеспечивается: оценка частоты появления ошибок в двоичных разрядах по результатам сравнения принятой и эталонной последовательностей. В процессе сравнения вычисляется параметр RXQUAL, принятый для оценки качества связи. Конечно, речь идет только об оценке связи, а не о точных измерениях, так как проверяется только часть передаваемой информации. Параметр RXQUAL используется при вхождении в связь, при выполнении процедуры "эстафетной передачи" (Handover) и при оценке зоны покрытия радиосвязью; 34

35 оценка импульсной характеристики радиоканала на интервале передачи NB для последующей коррекции тракта приема сигнала за счет использования адаптивного эквалайзера в тракте приема; определение задержек распространения сигнала между базовой и подвижной станциями для оценки дальности связи. Эта информация необходима для того, чтобы пакеты данных от разных подвижных станций не накладывались при приеме на базовой станции. Поэтому удаленные на большее расстояние подвижные станции должны передавать свои пакеты раньше станций, находящихся в непосредственной близости от базовой станции. FB (Frequency Burst) предназначен для синхронизации по частоте подвижной станции. Все 142 бита в этом временном интервале - нулевые, что соответствует немодулированной несущей со сдвигом 1625/24 кгц выше номинального значения частоты несущей. Это необходимо для проверки работы своего передатчика и приемника при небольшом частотном разносе каналов (200 кгц), что составляет около 0,022% от номинального значения полосы частот 900 МГц. FB содержит защитный интервал 8,25 бит так же, как и нормальный временной интервал (рис.6.4). Повторяющиеся временные интервалы подстройки частоты (FB) образуют канал установки частоты (FCCH). ТВ 3 бит Нулевые биты 142 ТВ 3 бит Защитный интервал 8,25 Рис Временной интервал подстройки частоты SB (Synchronization Burst) используется для синхронизации по времени базовой и подвижной станций. Он состоит из синхропоследовательности длительностью 64 бита, несет информацию о номере ТОМА кадра и идентификационный код базовой станции (рис.6.5). Этот интервал передается вместе с интервалом установки частоты. Повторяющиеся интервалы синхронизации образуют так называемый канал синхронизации (SCH). ТВ 3 бит Зашифрованные биты 39 Синхропоследовательность 64 Зашифрованные биты 39 ТВ 3 бит Защитный интервал 8,25 Рис Временной интервал синхронизации DB (Dummy Burst) обеспечивает установление и тестирование канала связи. По своей структуре DB совпадает с NB (рис. 6.3) и содержит установочную последовательность длиной 26 бит. В DB отсутствуют контрольные биты и не передается никакой информации. DB лишь информирует о том, что передатчик функционирует. 35

36 АВ (Access Burst) обеспечивает разрешение доступа подвижной станции к новой базовой станции. АВ передается подвижной станцией при запросе канала сигнализации. Это первый передаваемый подвижной станцией пакет, следовательно, время прохождения сигнала еще не измерено. Поэтому пакет имеет специфическую структуру. Сначала передается концевая комбинация 8 бит, затем - последовательность синхронизации для базовой станции (41 бит), что позволяет базовой станции обеспечить правильный прием последующих 36 зашифрованных бит (рис.6.6). Интервал содержит большой защитный интервал (68,25 бит, длительностью 252 мкс), что обеспечивает (независимо от времени прохождения сигнала) достаточное временное разнесение от пакетов других подвижных станций. ТВ 8 бит Синхропоследовательность 41 Зашифрованные биты 36 ТВ 3 бит Защитный интервал 68,25 бита Рис Временной интервал доступа Этот защитный интервал соответствует двойному значению наибольшей возможной задержки сигнала в рамках одной соты и тем самым устанавливает максимально допустимые размеры соты. Особенность стандарта GSM - возможность обеспечения связью подвижных абонентов в сотах с радиусом около 35 км. Время распространения радиосигнала в прямом и обратном направлениях составляет при этом 233,3 мкс Характеристики огибающей сигнала В структуре GSM строго определены временные характеристики огибающей сигнала, излучаемого пакетами на канальном временном интервале TDMA кадра, и спектральная характеристика сигнала. Временная маска огибающей для сигналов, излучаемых на интервале АВ полного TDMA кадра, показана на рис. 6.7, а маска огибающей для сигналов NB, FB, DB и SB полного TDMA кадра на рис Различные формы огибающих излучаемых сигналов соответствуют разным длительностям интервала АВ (88 бит) по отношению к другим указанным интервалам полного TDMA кадра (148 бит). 36

37 Рис Огибающая сигнала для NB, FB, SB и DB временных интервалов Рис Огибающая сигнала интервала доступа Режим прыгающей частоты Одна из особенностей формирования сигналов в стандарте GSM использование медленных скачков по частоте в процессе сеанса связи. Главное назначение таких скачков (SFH Slow Frequency Hopping) обеспечение частотного разнесения в радиоканалах, функционирующих в условиях многолучевого распространения радиоволн. SFH используется во всех подвижных сетях, что по- 37

38 вышает эффективность кодирования и перемежения при медленном движении абонентских станций. Принцип формирования медленных скачков по частоте состоит в том, что сообщение, передаваемое в выделенном абоненту временном интервале TDMA кадра (577 мкс), в каждом последующем кадре передается (принимается) на новой фиксированной частоте. В соответствии со структурой кадров время для перестройки частоты составляет около 1 мс. В процессе скачков по частоте постоянно сохраняется дуплексный разнос 45 МГц между каналами приема и передачи. Всем активным абонентам, находящимся в одной соте, ставятся в соответствие ортогональные формирующие последовательности, что исключает взаимные помехи при приеме сообщений абонентами в соте. Параметры последовательности переключения частот (частотно-временная матрица и начальная частота) назначаются каждой подвижной станции в процессе установления канала. Ортогональность последовательностей переключения частот в соте обеспечивается начальным частотным сдвигом одной и той же (по алгоритму формирования) последовательности. В смежных сотах используются различные формирующие последовательности. Комбинированная TDMA/FDMA схема организации каналов в стандарте GSM и принцип использования медленных скачков по частоте при передаче сообщений во временных кадрах показаны на рис. 6.9,6.10. Рис Физические каналы стандарта GSM 38

39 Рис Перестройка частоты излучения Для сравнения можно отметить, что по результатам экспериментальных исследований, проведенных на действующих сетях GSM, пространственное разнесение приемных антенн на базовой станции дает выигрыш 3 4 дб. Принятая структура ТDМА кадров и принципы формирования сигналов в стандарте GSM в совокупности с методами капельного кодирования позволили снизить требуемое для приема отношение сигнал/помеха до 9 дб, тогда как в стандартах аналоговых сотовых сетей связи оно составляет дб Логические каналы в стандарте GSM В стандарте GSM различают логические каналы связи двух основных видов: TCH/F (Full Rate Traffic Channel) - канал передачи сообщений с полной скоростью 22,8 кбит/с; TCH/H (Half Rate Traffic Channel) - канал передачи сообщений с половинной скоростью 11,4 кбит/с. Один физический канал может представлять собой канал передачи сообщений с полной скоростью или два канала с половинной скоростью передачи. В первом случае канал связи занимает одно временное окно; во втором два канала связи занимают одно и то же самое временное окно, но поочередно через кадр. Для передачи кодированной речи и данных предназначены каналы связи следующих типов: TCH/FS (Full Rate Traffic Channel for Speech) канал для передачи речи с полной скоростью; 39

40 TCH/HS (Half Rate Traffic Channel for Speech) канал для передачи речи с половинной скоростью; TCH/F 9,6 (Full Rate Traffic Channel for 9,6 kbit/s User Data) канал передачи данных с полной скоростью 9,6 кбит/с: TCH/F 4,8 (Full Rate Traffic Channel for 4,8 kbit/s User Data) канал передачи данных с полной скоростью 4,8 кбит/с; TCH/F 2,4 (Full Rate Traffic Channel for 2,4 kbit/s User Data) канал передачи данных с полной скоростью 2,4 кбит/с; ТСН/Н 4,8 (Half Rate Traffic Channel for 9,6 kbit/s User Data) канал передачи данных с половинной скоростью 4,8 кбит/с; СН/Н 2,4 (Half Rate Traffic Channel for 9,6 kbit/s User Data) канал передачи данных с половинной скоростью 2,4 кбит/с. Скорость передачи цифрового речевого сигнала в канале TCH/FS равна 13 кбит/с (за счет кодирования увеличивается до 22,8 кбит/с в канале TCH/F). Его применение позволяет практически удвоить емкость трафика. Каналы связи могут передавать широкий набор информационных сообщений, но они не используются для передачи сигналов управления. Кроме того, для передачи данных по каналам связи могут использоваться разные протоколы, например, МККТТ Х Структура логических каналов управления Каналы управления (ССН) обеспечивают передачу сигналов управления и синхронизации. Различают четыре вида каналов управления: ВССН (Broadcast Control Channels) каналы передачи сигналов управления; СССН (Common Control Channels) общие каналы управления; SDCCH ( Stand-alone Dedicated Control Channels) индивидуальные каналы управления; АССН (Associated Control Channels) совмещенные каналы управления. Каналы передачи сигналов управления используются только в направлении с базовой станции на все подвижные станции. Они несут информацию, которая необходима подвижным станциям для работы в системе. 40

41 Различают три вида каналов передачи сигналов управления ВССН: FCCH (Frequency Correction Channel) канал подстройки частоты, который используется для синхронизации несущей в подвижной станции. По этому каналу передается немодулированная несущая с фиксированным частотным сдвигом относительно номинального значения частоты канала связи; SCH (Synchronization Channel) канал синхронизации, по которому передается информация на подвижную станцию о кадровой (временной) синхронизации; ВССН (Broadcast Control Channel) канал управления передачей, обеспечивает передачу основных команд по управлению передачей (номер общих каналов управления тех из них, которые объединяются с другими каналами, в том числе и с физическими и т.д.). Используются три типа общих каналов управления СССН: РСН (Paging Channel) канал вызова, используется только в направлении от базовой станции к подвижной для ее вызова; RACH (Random Access Channel) канал параллельного доступа, используется только в направлении от подвижной станции к базовой для запроса о назначении индивидуального канала управления; AGCH (Access Grant Channel) канал разрешенного доступа, используется только для передачи с базовой станции на подвижную (для выделения специального канала управления, обеспечивающего прямой доступ к каналу связи). Выделенные индивидуальные каналы управления используются в двух направлениях для связи между базовой и подвижной станциями. Различают два вида таких каналов: SDCCH/4 (Stand-alone Dedicated Control Channel) индивидуальный канал управления, состоит из четырех подканалов; SDCCH/8 (Stand-alone Dedicated Control Channel) индивидуальный канал управления, состоит из восьми подканалов. Эти каналы предназначены для установки требуемого пользователем вида обслуживания. По ним обеспечивается запрос подвижной станции о требуемом виде обслуживания, контроль правильного ответа базовой станции и выделение свободного канала связи, если это возможно. 41

42 Совмещенные каналы управления также используются в двух направлениях между базовой и подвижной станциями. По направлению "вниз" они передают команду управления с базовой станции, а по направлению "вверх" информацию о статусе подвижной станции. Различают два вида АССН: FACCH (Fast Associated Control Channel) быстрый совмещенный канал управления, служит для передачи команд при переходе подвижной станции из соты в соту, т.е. при "эстафетной передаче" подвижной станции; SACCH (Slow Assocaited Control Channel) медленный совмещенный канал управления, по направлению "вниз" передает команды для установки выходного уровня мощности передатчика подвижной станции. По направлению "вверх" подвижная станция посылает данные, касающиеся уровня установленной выходной мощности, измеренного приемником уровня радиосигнала и его качества. В совмещенном канале управления всегда содержится один из двух каналов: канал связи или индивидуальный канал управления. Совмещенные каналы управления всегда объединяются вместе с каналами связи или с индивидуальными каналами управления. При этом различают шесть видов объединенных каналов управления: FACCH/F, объединенный с TCH/F; FACCH/H, объединенный с ТСН/Н; SACCH/TF, объединенный с TCH/F; SACCH/TH, объединенный с ТСН/Н; SACCH/C4, объединенный с SDCCH/4; SACCH/C8, объединенный с SDCCH/8. Состав и назначение логических каналов показаны на рис

43 Рис Состав и назначение логических каналов Для передачи каналов связи ТСН и совмещенных каналов управления FACCH и SACCH используется 26-кадровый мультикадр. В полноскоростном канале связи в каждом 13-м TDMA кадре мультикадра передается пакет информации канала SACCH, а каждый 26-й TDMA кадр мультикадра свободен. В полускоростном канале связи пакет информации канала SACCH передается в каждом 13-м и 26-м TDMA кадрах мультикадра (рис. 6.12). Для защиты логических каналов от ошибок, которые имеют место в процессе передачи, используют три вида кодирования: блочное для быстрого обнаружения ошибок при приеме; сверточное для исправления одиночных ошибок; перемежение для преобразования пакетов ошибок в одиночные. 43

44 Рис Схема объединения каналов связи Для защиты каналов от подслушивания в каналах связи и управления применяется шифрование Обработка речи в стандарте GSM Процессы обработки речи в стандарте GSM направлены на обеспечение высокого качества передаваемых сообщений, реализацию дополнительных сервисных возможностей и повышение потребительских качеств абонентских терминалов. Обработка речи осуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи. Система прерывистой передачи речи (DTX Discontinuous Transmission) обеспечивает включение передатчика только тогда, когда пользователь начинает разговор и отключает его в паузах и в конце разговора. DTX управляется детектором активности речи (VAD Voice Activity Detector), который обеспечивает обнаружение и выделение интервалов передачи речи с шумом и шума без речи даже в тех случаях, когда уровень шума соизмерим с уровнем речи. В состав системы прерывистой передачи речи входит также устройство формирования комфортного шума, который включается и прослушивается в паузах речи, когда передатчик отключен. Экспериментально показано, что отключение фонового шума на выходе приемника в паузах при отключении передатчика раздражает абонента и снижает разборчивость речи, поэтому применение комфортного шума в паузах считается необходимым. DTX процесс в приемнике включает также интерполяцию фрагментов речи, потерянных из-за ошибок в канале связи. Структурная схема процессов обработки речи в стандарте GSM показана на рис. 6.13, главным устройством в этой схеме является речевой кодек. 44

45 VAD Усилитель Речевой кодер DTX управление и работа Формирователь комфортного шума Экстраполяция речевого кадра DTX управление и работа Речевой декодер Усилитель Формирователь комфортного шума Рис Структурная схема процессов обработки речи в стандарте GSM Кодирование речи в стандарте GSM выполняется на основе метода линейного предсказания (LPC Linear Predictive Coding), суть которого заключается в том, что передаются не параметры речевого сигнала, а параметры некоторого фильтра, эквивалентного голосовому тракту, и параметры возбуждения этого фильтра. Качество речи превосходит качество речи в аналоговых радиотелефонных системах. Теоретически время задержки речевого сигнала в кодекс равно длительности сегмента и составляет 20 мс. Реальное время задержки, с учетом операций канального кодирования и перемежения, а также физического выполнения рассматриваемых операций составляет мс. Детектор активности речи (VAD) играет решающую роль в снижении потребления энергии от аккумуляторной батареи в портативных абонентских терминалах. Он также снижает интерференционные помехи за счет переключения свободных каналов в пассивный режим. Реализация VAD зависит от типа применяемого речевого кодека. Главная задача при проектировании VAD - обеспечить надежное отличие между условиями активного и пассивного каналов. Если канал на мгновение свободен, его можно заблокировать, поскольку средняя активность речи говорящего ниже 50%, то это может привести к существенной экономии энергии аккумуляторной батареи. В стандарте GSM принята схема VAD с обработкой в частотной области. Ее работа основана на различии спектральных характеристик речи и шума. 45

46 Считается, что фоновый шум является стационарным в течение относительно большого периода времени, его спектр также медленно изменяется во времени. VAD определяет спектральные отклонения входного воздействия от спектра фонового шума. Формирование комфортного шума осуществляется в паузах активной речи и управляется речевым декодером. Когда детектор активности речи (VAD) в передатчике обнаружит, что говорящий прекращает разговор, передатчик остается еще включенным в течение следующих пяти речевых кадров. Во время первых четырех из них характеристики фонового шума оцениваются путем усреднения коэффициента усиления и коэффициентов фильтра LPC анализа. Эти усредненные значения передаются в следующем пятом кадре, в котором содержат информацию о комфортном шуме (SID кадр). В речевом декодере комфортный шум генерируется на основе LPC анализа SID кадра. Чтобы исключить раздражающее влияние модуляции шума, комфортный шум должен соответствовать по амплитуде и спектру реальному фоновому шуму в месте передачи. В условиях подвижной связи фоновый шум может постоянно изменяться. Это значит, что характеристики шума должны передаваться с передающей стороны на приемную сторону не только в конце каждого речевого всплеска, но и в речевых паузах так, чтобы между комфортным и реальным шумом не было бы резких рассогласований в следующих речевых кадрах. По этой причине SID кадры посылаются каждые 480 мс в течение речевых пауз. Динамическое изменение характеристик комфортного шума обеспечивает натуральность воспроизведения речевого сообщения при использовании системы прерывистой передачи речи. В условиях замираний сигналов в подвижной связи речевые фрагменты могут подвергаться значительным искажениям. При этом для исключения раздражающего эффекта при воспроизведении необходимо осуществлять экстраполяцию речевого кадра. Было установлено, что потеря одного речевого кадра может быть значительно компенсирована путем повторения предыдущего фрагмента. При значительных по продолжительности перерывах в связи предыдущий фрагмент больше не повторяется, и сигнал на выходе речевого декодера постепенно заглушается, чтобы указать пользователю на разрушение канала. То же самое происходит и с SID кадром. Если SID кадр потерян во время речевой паузы, то формируется комфортный шум с параметрами предыдущего SID кадра. Если потерян еще один SID кадр, то комфортный шум постепенно заглушается. 46

47 Применение экстраполяции речи при цифровой передаче, формирование плавных акустических переходов при замираниях сигнала в каналах в совокупности с полным DTX процессом значительно улучшает потребительские качества связи по сравнению с существующими аналоговыми сотовыми системами связи Канальное кодирование Диаграмма канального кодирования показана на рис В стандарте GSM 260 бит информации, кодирующих 20-миллисекундный сегмент речи разделяются на два класса: класс бита, защищаемые помехоустойчивым кодированием, класс 2 оставшиеся 78 битов, не защищаемые помехоустойчивым кодированием. В свою очередь из 182 битов класса 1 выделяется 50 наиболее существенных битов (класс 1а), подвергающиеся более мощному кодированию, и оставшиеся 132 бита (1б). Биты класса 1а дополняются тремя битами проверки на четкость (рис. 6.14). К подклассу 1а относятся параметры фильтра кратковременного предсказания и часть информации о параметрах фильтра долговременного предсказания, к подклассу 1б часть информации о параметрах сигнала возбуждения и оставшаяся часть информации о параметрах фильтра долговременного предсказания, к классу 2 оставшаяся часть информации о параметрах сигнала возбуждения. Рис Диаграмма работы канального кодера 47

48 Четыре нулевых бита необходимы для работы кодера, формирующего код, исправляющий случайные ошибки в канале. Далее 189 бит класса 1 кодируются сверточным кодом со скоростью г = 1/2. На входе кодера скорость информационного потока равна 13 кб/с. На выходе она составляет 22,8 кб/с Модуляция радиосигнала В стандарте GSM применяется спектрально-эффективная гауссовская частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Манипуляция называется "гауссовской" потому, что последовательность информационных бит до модулятора проходит через фильтр нижних частот (ФНЧ) с характеристикой Гаусса, что дает значительное уменьшение полосы частот излучаемого радиосигнала. Этот метод представляет собой частотную манипуляцию, при которой несущая частота дискретно (через интервалы времени, кратные периоду Т битовой модулирующей последовательности) принимает значения f =f -F/4 или f =f +F/4, Н 0 B 0 где f 0 центральная частота используемого частотного диапазона; F=1/T частота битовой последовательности. Разнос частот f=fb-fн минимально возможный, при котором обеспечивается ортогональность колебаний с частотами f B и f Н на интервале Т длительности одного бита. При этом за время Т между колебаниями с частотами f B и f Н набегает разность фаз, равная π. В методе частотной манипуляции с минимальным сдвигом (MSK Minimum Shift Keying) входная последовательность битовых импульсов модулятора разбивается на две последовательности, состоящие из четных и нечетных импульсов. Модулированный сигнал на выходе на протяжении одного бита определяется выражением, зависящим от состояния текущего n -го и предшествующего ( n 1)-го бита: S(t)=±cos(πt/2T)cosω0t±sin(πt/2T)sinω0t=±cos(ω0t±πt/2T), (6.2) (n-1)t t nt Здесь ω 0=2πf 0 табл центральная частота канала. Выбор знака в (6.2) определяется 48

49 Биты входной последовательности Выбор знака в (6.2) Выбор знака в (6.2) модулятора Нечетный Четный ± cos( πt/ 2 T) ± sin( πt/ 2 T) ± cos ±π t/2t Таблица f Н f B f Н f B f Мгновенная частота принимает одно из двух значени й f B или f Н, постоянное на протяжении одного бита. Изменение знака в начальной фазе ( ±πt/2t в выражении (6.2) означает переход от f Н к f B или обратно. Изменение общего знака в выражении (6.2) эквивалентно изменению начальной фазы на π, что позволяет сохранить непрерывность фазы при изменении частоты. Метод формирования сигнала MSK иллюстрируется на рис Формирование GMSK радиосигнала осуществляется таким образом, что на интервале одного информационного бита фаза несущей изменяется на 90. Это наименьшее возможное изменение фазы, распознаваемое при данном типе модуляции. Применение фильтра Гаусса позволяет при дискретном изменении частоты получить "гладкие переходы". В стандарте GSM применяется GMSKмодуляция с величиной полосы фильтра по уровню минус 3 дб выбирается равной В = 0,3F, где F частота битовой модулирующей последовательно. В стандарте GSM F =279,833 кгц, полоса гауссовского фильтра В =81,3 кгц. Использование гауссовского фильтра приводит к сужению главного лепестка и снижениию боковых лепестков спектра сигнала на выходе модулятора. Этим снижается уровень помех по соседним частотным каналам. Структурная схема модулятора показана на рис

50 Входная битовая последовательность a Нечетные биты, растянутые во времени вдвое, a I 0 Т 2Т 3Т 4Т 5Т 6Т 7Т 8Т 9Т 10Т t t Нечетные биты, растянутые во времени вдвое, a Q t Модулирующий сигнал (нечетные биты) b I = a I sin(πt/2t) t Модулирующий сигнал (четные биты) b Q = a Q sin(πt/2t) t Начальная фаза модулированного сигнала φ Н (t) 3π/2 π π/2 0 -π t Рис Временные диаграммы сигналов в методе MSK 50

51 a I b I Входная битовая последовательность Гауссовский фильтр Коммутатор (разделение последовательности на четные и нечетные биты) sin(πt/2f) cos(πt/2f) sinω 0 t cosω 0 t S(t) a Q b Q Рис Структурная схема модулятора GMSK На рис.6.17 показан спектр реального сигнала. Рис Спектр реального сигнала в стандарте GSM Обеспечение безопасности в GSM Сотовые системы подвижной связи нового поколения в состоянии принять всех потенциальных пользователей, если будут гарантированы безопасность связи: секретность и аутентификация. Секретность должна исключить возможность извлечения информации из каналов связи кому-либо, кроме санкционированного получателя. Проблема аутентификации заключается в том, чтобы 51

52 помешать кому-либо, кроме санкционированного пользователя (отправителя), изменить канал, то есть получатель должен быть уверен, что в настоящий момент он принимает сообщение от санкционированного пользователя. Основным способом обеспечения секретности является шифрование. Относительно новая концепция - использование шифрования как способа аутентификации сообщений. Аутентификация сообщений через шифрование осуществляется за счет включения в текст так называемого кода идентификации (то есть фиксированного или зависящего от передаваемых данных слова, которое знают отправитель и получатель или которое они могут выделить в процессе передачи). Получатель расшифровывает сообщение, путем сравнения получает удостоверение, что принимаемые данные являются именно данными санкционированного отправителя. К системе шифрования предъявляются следующие основные требования: 1) нелинейные связи между исходным текстом и зашифрованным текстом; 2) изменение параметров шифрования во времени. Если алгоритмы шифрования отвечают первому требованию, то, не зная ключа, исключается возможность изменить код идентификации, чтобы избежать обнаружения факта несанкционированного доступа. Второе требование исключает возможность нарушения работы системы за счет воспроизведения "обнаружителем" принятого ранее и записанного в память сообщения. Один путь обеспечения этих требований - применение синхронных систем передачи, но при этом необходимы системы цикловой и тактовой синхронизации, что во многих случаях неприемлемо. Второй путь - включение в информационную последовательность (каждое сообщение) временных меток так, чтобы зашифрованные данные были бы однозначно с ними связаны. Алгоритмы шифрования делятся на два класса; классические алгоритмы; алгоритмы с открытым ключом. Классические алгоритмы используют один ключ для шифрованиядешифрования. Алгоритмы с открытым ключом используют два ключа: первый для перехода от нешифрованного текста к шифрованному; второй для обратного перехода от шифрованного к нешифрованному. Причем знание одного ключа не должно обеспечить обнаружение второго ключа. В этих алгоритмах один из ключей, обычно используемый для шифрования, можно сделать общим, и только ключ, используемый для расшифровки, должен быть засекре- 52

53 чен. Эта особенность очень полезна для снижения сложности протокола и интеграции структур шифрования в сетях связи. В стандарте GSM термин "безопасность" понимается как исключение несанкционированного использования системы и обеспечение секретности переговоров подвижных абонентов. Определены следующие механизмы безопасности в стандарте GSM]: аутентификация; секретность передачи данных; секретность абонента; секретность направлений соединения абонентов. Защита сигналов управления и данных пользователя осуществляется только по радиоканалу Механизмы аутентификации Для исключения несанкционированного использования ресурсов системы связи вводятся иопределяются механизмы аутентификации удостоверения подлинности абонента. Каждый подвижный абонент на время пользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента (SIM-карту), который содержит: - международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI); - свой индивидуальный ключ аутентификации (Ki); - алгоритм аутентификации (A3). С помощью заложенной в SIM информации в результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетью осуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети. Процедура проверки сетью подлинности абонента реализуется следующим образом. Сеть передает случайный номер (RAND) на подвижную станцию. Подвижная станция определяет значение отклика (SRES), используя RAND, Ki и алгоритм A3: SRES = Ki [RAND]. Подвижная станция посылает вычисленное значение SRES в сеть, которая сверяет значение принятого SRES со значением SRES, вычисленным сетью. Если оба значения совпадают, подвижная станция может осуществлять передачу 53

54 сообщений. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции должен показать, что опознавание не состоялось. По причине секретности вычисление SRES происходит в рамках SIM. Несекретная информация (такая как Ki) не подвергается обработке в модуле SIM. Процедура аутентификации иллюстрируется рис Рис Алгоритм аутентификации Секретность передачи данных Для обеспечения секретности передаваемой по радиоканалу информации вводится следующий механизм защиты. Все конфиденциальные сообщения должны передаваться в режиме защиты информации. Алгоритм формирования ключей шифрования (А8) хранится в модуле SIM. После приема случайного номера RAND подвижная станция вычисляет, кроме отклика SRES, также и ключ шифрования (Kс), используя RAND, Ki и алгоритм А8 (рис. 6.19): Kс = Ki [RAND]. Ключ шифрования Kс не передается по радиоканалу. Как подвижная станция, так и сеть вычисляют ключ шифрования, который используется другими подвижными абонентами. По причине секретности вычисление Kс происходит в SIM. Рис Алгоритм формирования ключа шифрования 54

55 Кроме случайного числа RAND сеть посылает подвижной станции числовую последовательность ключа шифрования. Это число связано с действительным значением Kс и позволяет избежать формирование неправильного ключа. Число хранится подвижной станцией и содержится в каждом первом сообщении, передаваемом в сеть. Некоторые сети принимают решение о наличии числовой последовательности действующего ключа шифрования в случае, если необходимо приступить к опознаванию или, если выполняется предварительное опознавание, используя правильный ключ шифрования. В некоторых случаях это допущение реально не обеспечивается. Для исключения определения (идентификации) абонента путем перехвата сообщений, пере даваемых по радиоканалу, каждому абоненту системы связи присваивается "временное удостоверение личности" - временный международный идентификационный номер пользователя (TMSI), который действителен только в пределах зоны расположения (LA). В другой зоне расположения ей присваивается новый TMSI. Если абоненту еще не присвоен временный номер (например, при первом включении подвижной станции), идентификация проводится через международный идентификационный номер (IMSI). После окончания процедуры аутентификации и начала режима шифрования временный идентификационный номер TMSI передается на подвижную станцию только в зашифрованном виде. Этот TMSI будет использоваться при всех последующих доступах к системе. Если подвижная станция переходит в новую область расположения, то ее TMSI должен передаваться вместе с идентификационным номером зоны (LAI), в которой TMSI был присвоен абоненту. В соответствии с рассмотренными механизмами безопасности, действующими в стандарте GSM, секретной считается следующая информация: RAND случайное число, используемое для аутентификации подвижного абонента; значение отклика ответ подвижной станции на полученное случайное число; индивидуальный ключ аутентификации пользователя, используемый для вычисления значения отклика и ключа шифрования; ключ шифрования, используемый для шифрования/дешифрования сообщений, сигналов управления и данных пользователя в радиоканале; алгоритм аутентификации, используемый для вычисления значения отклика из случайного числа с использованием ключа Ki; 55

56 алгоритм формирования ключа шифрования, используемый для вычисления ключа Kс из случайного числа с использованием ключа Ki; алгоритм шифрования/дешифрования сообщений, сигналов управления и данных пользователя с использованием ключа Kс; номер ключевой последовательности шифрования, указывает на действительное число Кс, чтобы избежать использования разных ключей на передающей и приемной сторонах; временный международный идентификационный номер пользователя. Основным объектом, отвечающим за все аспекты безопасности, является центр аутентификации (AUC). Этот центр может быть отдельным объектом или входить в состав какого-либо оборудования, например, в регистр местоположения (HLR). AUC может решать следующие задачи: формирование индивидуальных ключей аутентификации пользователей Ki и соответствующих им международных идентификационных номеров абонентов (IMSI); формирование набора RAND/SRES/Kc для каждого IMSI и раскрытие этих групп для HLR при необходимости. Если подвижная станция переходит в новую зону расположения с новым VLR, новый VLR должен получить секретную информацию об этой подвижной станции. Это может быть обеспечено следующими двумя способами: подвижная станция проводит процедуру идентификации по своему международному номеру IMSI. При этом VLR запрашивает у регистра местоположения HLR группы данных '' RAND/SRES/Kc, принадлежащих данному IMSI; подвижная станция проводит процедуру аутентификации, используя прежний временный номер TMSI с наименованием зоны расположения LAI. Новый VLR запрашивает прежний VLR для посылки международного номера IMSI и оставшихся групп из RAND/SRES/Kc, принадлежащих этим TMSI/LAI, Если подвижный абонент остается на более длительный период в VLR, тогда после некоторого количества доступов с аутентификацией VLR из соображений секретности потребует новые группы RAND/SRES/Kc от HLR. 56

57 Проверка аутентификации выполняется в VLR. VLR посылает RAND на коммутационный центр (MSC) и принимает соответствующие отклики SRES. После положительной аутентификации TMSI размещается с IMSI. TMSI и используемый ключ шифрования Кс посылаются в центр коммутации (MSC). Введение режима шифрования в стандарте GSM выдвигает особые требования к подвижным станциям. В частности, индивидуальный ключ аутентификации пользователя Ki, связанный с международным идентификационным номером абонента IMSI, требует высокой степени защиты. Он также используется в процедуре аутентификации. Модуль подлинности абонента SIM содержит полный объем информации о конкретном абоненте. SIM реализуется конструктивно в виде карточки с встроенной электронной схемой. Введение SIM делает подвижную станцию универсальной, так как любой абонент, используя свою личную SIM-карту, может обеспечить доступ к сети GSM через любую подвижную станцию. Несанкционированное использование SIM исключается введением в SIM индивидуального идентификационного номера (PIN), который присваивается пользователю при получении разрешения на работу в системе связи и регистрации его индивидуального абонентского устройства Перспективы GSM Первоначальная скорость передачи данных была 9,6 кб/с. Этого было достаточно для организации электронной почты и передачи SMS. Первый шаг в направлении увеличения скорости передачи использование технологии HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) передача данных со скоростью 19,2 кб/с при использовании двух канальных интервалов по 9,6 кб/с и со скоростью 28,8 кб/с при использовании четырех канальных интервалов по 9,6 кб/с. Внедрение HSCSD требует в основном модификации программных средств и протоколов обмена. Скорость больше этого требует доработки абонентских GSM устройств. Система GPRS (General Packed Radio Service) обеспечивает сквозную передачу данных в пакетном режиме по IP-протоколу с повышением скорости передачи до 115,2 кб/с. Внедрение GPRS требует добавления минимум двух узлов в структуру сети (рис.20): сервисного узла (SGSN Serving GPRS Support Node) и шлюзового узла (GGSN Gateway GPRS Support Node). Технология EDGE (Enhanced Data rate for Global Evolution) представляет собой технологию повышения скорости передачи данных для глобальной эволюции. Используется спектрально эффективный метод 8-позиционной фазовой манипуляции 8-PSK. Скорость передачи данных увеличивается до 384 кб/с в условиях низкой мобильности и до 128 кб/с в условиях высокой мобильности. 57

58 Ширина полосы сигнала остается равной 200 кгц. Более подробно и последние сведения о новых технологиях можно узнать в Интернет Системы связи с шумоподобными сигналами Системы связи с шумоподобными сигналами имеют достаточно длинную историю, однако в коммерческих целях эту технологию стали применять недавно. Шумоподобными или с растянутой полосой частот эти сигналы называются потому, что спектр передаваемого сигнала оказывается много больше спектра информационного сигнала. Спектр принудительно расширяют. Широкополосный сигнал значительно меньше страдает от помех, особенно узкополосных. Узкополосная помеха способна "испортить" широкополосный сигнал только в каком-то относительно узком частотном диапазоне, и полезная информация может быть восстановлена по неповрежденным участкам спектра излученного сигнала. Это относится и к федингам интерференции прошедших разными путями сигналов, приводящим к снижению суммарной интенсивности лишь в достаточно узком частотном диапазоне. Полезную информацию можно восстановить по неповрежденной части сигнала. Конечно, сигнал несколько ухудшается, однако это несопоставимо с потерями качества связи при использовании обычных методов модуляции. Иллюстрируют это приведенные ниже рисунки. На рис приведены спектр шумоподобного сигнала с узкополосной помехой. Передаваемая информация распределяется по всей полосе передаваемого сигнала. После обратного преобразования сжимания спектра полезного сигнала, его уровень резко увеличивается, а спектр помехи, наоборот, размывается (рис. 6.21). Шумоподобный сигнал Узкополосная помеха f Рис Спектры шумоподобного сигнала (синий) и узкополосная помеха (красный) Спектр полезного сигнала Спектр узкополосной помехи f Рис Спектры шумоподобного сигнала (синий) и узкополосная помеха (красный) после преобразования в приемнике 58

59 Аналогичный эффект наблюдается, если за счет противофазного суммирования лучей, уровень суммарного сигнала снижается (рис. 6.22). Противофазное суммирование выполняется в достаточно узкой полосе частот. На других частотах набеги фазу другие. Рис Деформированный спектр принятого сигнала, обусловленный федингом f Помимо повышения качества связи, устойчивость CDMA к федингам приводит к значительной экономии ресурса источников питания и улучшению экологических параметров мобильных телефонов. В других сетях мобильные телефоны обычно работают на более высокой мощности, чем это нужно для устойчивой связи с базовой станцией, что позволяет при внезапном возникновении фединга не потерять связь (происходит лишь значительное снижение ее качества). В CDMA же такой резерв не нужен, поэтому телефон может работать с меньшей мощностью передаваемого сигнала. Расширение спектра частот передаваемых цифровых сообщений может осуществляться разными методами и/или их комбинацией. Перечислим основные: прямым расширением спектра частот (DSSS-CDMA Direct Sequence Spread Spectrum); с многоканальным расширением спектра частот (MC-CDMA Multi Carrier CDMA) скачкообразным изменением частоты несущей (FHSS-CDMA Frequency Hopping Spread Spectrum) DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) При первом способе узкополосный сигнал (рис. 6.23) умножается на псевдослучайную последовательность (ПСП) с периодом повторения Т, включающую N бит последовательности длительностью τ 0 каждый. В этом случае база ШПС численно равна количеству элементов ПСП N. 59

60 Рис Прямое расширение спектра с помощью псевдослучайной последовательности Таким образом, для сдвига фазы несущей используется быстрый поток битов. Полоса расширяется искусственно за счет увеличения скорости передачи данных (увеличения количества передаваемых бит). Это сделано посредством замены каждого информационного бита пачкой из десяти или больше бит, называемых "чипами". При этом пропорционально расширяется и полоса частот. Такие битовые последовательности называются шумоподобными или PN (Pseudo Noise).Эти двоичные последовательности специально генерируются таким образом, чтобы в них количество нулей и единиц было приблизительно равное. Каждый из нулевых битов информационного потока заменяется PNкодом, а единицы инвертированным PN-кодом. Эта модуляция так и называется модуляцией с разрядной инверсией. В результате этого смешивания получается PN-сигнал. В корреляторе неинвертированный PN-код, близко совпадающий с локальным PN-кодом, генерирует бит информации "0". В то же время последовательность, соответствующая "1", приводит к полной декорреляции, так как для этого информационного бита PN-код инвертирован. Таким образом, коррелятор будет производить поток единиц для инвертированной PNпоследовательности и поток нулей для неинвертированной, что в конечном счете и будет означать восстановление переданной информации.. Иногда для передачи результирующего битового потока используется фазовый сдвиг 180 градусов, который называется двоичной фазовой модуляцией (манипуляцией) (binary phase-shift keying BPSK). Чаще передача реализуется с помощью квадратурно-фазовой модуляцией (quadrature phase-shift keying QPSK), то есть одновременно передается по два бита (число от 0 до 4), закодированных четырьмя различными сдвигами фаз несущей частоты. Передатчик с одним PN-кодом не может создать точно те же спектральные составляющие как другой передатчик, использующий другой PN-код. 60

61 Перемножение принятого сигнала и сигнала такого же источника псевдослучайного шума (ПСП), который использовался в передатчике, сжимает спектр полезного сигнала и одновременно расширяет спектр фонового шума и других источников интерференционных помех. Результирующий выигрыш в отношении сигнал/шум на выходе приемника есть функция отношения ширины полос широкополосного и базового сигналов: чем больше расширение спектра, тем больше выигрыш. Во временной области - это функция отношения скорости передачи цифрового потока в радиоканале к скорости передачи базового информационного сигнала. Для стандарта IS-95 отношение составляет 128 раз, или 21 дб. Это позволяет системе работать при уровне интерференционных помех, превышающих уровень полезного сигнала на 18 дб, так как обработка сигнала на выходе приемника требует превышения уровня сигнала над уровнем помех всего на 3 дб. В реальных условиях уровень помех значительно меньше. Сигнал при распространении в радиотракте подвергается замираниям вследствие многолучевого характера распространения. В частотной области это явление можно представить как воздействие режекторного фильтра с изменяющейся шириной полосы режекции (обычно не более чем на 300 кгц). В стандарте AMPS это соответствует подавлению десяти каналов, а в системе CDMA подавляется лишь около 25% спектра сигнала, что не вызывает особых затруднений при восстановлении сигнала в приемнике. Чрезвычайно полезное свойство DSSS-устройств заключается в том, что благодаря очень низкому уровню мощности излучаемого сигнала они практически не создают помех обычным радиоустройствам (узкополосным большой мощности), так как эти последние принимают широкополосный сигнал за шум в пределах допустимого. С другой стороны обычные устройства не мешают широкополосным, так как их сигналы большой мощности "шумят" каждый только в своем узком канале и не могут заглушить широкополосный сигнал весь целиком. В результате можно сказать, что использование широкополосных технологий дает возможность использовать один и тот же участок радиоспектра дважды обычными узкополосными устройствами и - широкополосными, например, сети AMPS/D-AMPS и IS-95. Преимущества применения широкополосных сигналов в системах связи: Помехозащищенность. Не создаются помехи другим устройствам. Конфиденциальность передач. Экономичность при массовом производстве. Возможность повторного использования одного и того же участка спектра. 61

62 MC-CDMA (Multi Carrier - CDMA) Данный метод является разновидностью DSSS. В 1993 г. Институт Технологий Связи (Institute for Communications Technology) представил новую синхронную схему совместного доступа. Предложенная схема объединяет преимущества метода DS-CDMA с эффективным Ортогональным Мультиплексированием с Разделением Частоты (OFDM). Новая схема совместного доступа упоминается как многочастотная CDMA (MC-CDMA) или как OFDM-CDMA, и характеризуется высокой гибкостью и эффективностью использования частотного диапазона, сравнимой с DS-CDMA. В системе MC-CDMA биты после канального кодирования преобразуются в чипы путем перемножения с кодовой последовательностью разделения пользователей, что необходимо для минимизации интерференции между абонентами. Для формирования этих кодов используется ортогональные функции Уолша. Ключевое свойство системы MC-CDMA в том, что все чипы, соответствующие одному биту информационного кода, передаются параллельно в узкополосных подканалах, с применением OFDM. На данном этапе для систем MС-CDMA используется полоса частот в 1,25 Мгц с разделением на 512 поднесущих. Как установлено в ходе тестирования, они менее чувствительны к проблеме "ближней-дальней" зоны, чем DS- CDMA системы. Наглядно это можно представить себе, рассмотрев эту технологию на основе стандарта Представим, что вся используемая "широкая" полоса частот делится на некоторое число подканалов (по стандарту этих каналов 11). Каждый передаваемый бит информации превращается, по определенному алгоритму, в последовательность из 11 бит, и эти 11 бит передаются одновременно и параллельно, используя все 11 подканалов. При приеме, полученная последовательность бит декодируется с использованием того же алгоритма, что и при ее кодировке. Другая пара приемник-передатчик может использовать другой алгоритм кодировки-декодировки, и таких различных алгоритмов может быть очень много. Преимущества применения метода многоканальной передачи в системах связи: защита передаваемой информации от подслушивания; благодаря 11-кратной избыточности передачи можно обойтись сигналом очень маленькой мощности; сильно уменьшается минимальное соотношение сигнал/шум. 62

63 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Скачкообразное изменение частоты несущей (рис. 6.24), осуществляется за счет быстрой перестройки выходной частоты синтезатора в соответствии с законом формирования псевдослучайной последовательности. Каждая несущая частота и связанные с ней боковые полосы должны оставаться в пределах выделенной полосы. Только в случае, когда предполагаемый получатель знает последовательность прыжков частоты передатчика, его приемник может следовать этим прыжкам частоты. Рис Расширение спектра излучаемого сигнала методом скачкообразной перестройки частоты При кодировке по методу частотных скачков (FHSS) вся отведенная для передач полоса частот подразделяется на некоторое количество подканалов (по стандарту этих каналов 79). Каждый передатчик в каждый данный момент использует только один из этих подканалов, регулярно перескакивая с одного подканала на другой. Эти скачки происходят синхронно в передатчике и приемнике по заранее определенной псевдослучайной последовательности, известной обоим; ясно, что, не зная последовательности переключений, принять передачу также нельзя. Другая пара передатчик-приемник будет использовать другую последовательность переключений частот, заданную независимо от первой. Ниже приводятся диаграммы для некоторых видов частотной манипуляции FHSS с разными размерностями базового набора частот. Медленные скачки частоты: длительность передачи символа T S меньше времени нахождения на одной из подчастот. 63

64 Рис Медленные скачки частоты Быстрые скачки частоты: длительность передачи символа T S больше времени нахождения на одной из подчастот (на каждом подканале передается лишь часть кода символа). Рис Быстрые скачки частоты 64

65 Сравнение методов DSSS и FHSS DSSS FHSS Узкие места DSSS Возможность работы с различной скоростью информационного потока. Возможность увеличения емкости сети при использовании адаптивных антенн, компенсации интерференции и т.д. Существует проблема ближней-дальней зоны. Требуется регулировка излучаемой мощности. Нет проблемы ближней-дальней зоны. Удобство для организации локальных сетей. Устойчивость к интерференции. Ограниченность скорости передачи. Соотношение сигнал/шум может быть улучшено за счет применения более длинных псевдослучайных последовательностей и увеличением числа битов на кодирование информационного бита. Аппаратура, используемая для генерации псевдослучайных последовательностей, имеет пределы на достижимое соотношение сигнал/шум. Соотношение сигнал/шум может оказаться не достаточным для преодоления эффектов подавления некоторыми источниками помех Система сотовой связи CDMA (IS-95) Сотовая система подвижной радиосвязи общего пользования стандарта IS- 95 с кодовым разделением каналов (CDMA) впервые была разработана фирмой Qualcomm (США). Ее другое название cdmaone. Основная цель разработки состояла в том, чтобы увеличить емкость системы сотовой связи по сравнению с аналоговой не менее, чем на порядок и, соответственно, увеличить эффективность использования выделенного спектра частот. 65

66 Система CDMA IS-95 даёт возможность каждому пользователю внутри соты использовать тот же самый радиоканал и всю выделенную полосу частот. Пользователь в смежной соте использует эту же полосу частот. Вместо разделения частотного спектра или использования временных интервалов как в системах FDMA и TDMA, каждому пользователю назначается фрагмент шумоподобной несущей. Поскольку её фрагменты являются квазиортогональными, возникает возможность отвести всю ширину выделенного канала для каждого пользователя. Благодаря решению проблемы ближней-дальней зоны и динамическому управлению мощностью вся полоса частот 1,25 МГц используется каждым пользователем и она же вновь используется в смежной соте. Емкость на одну соту определяется балансом между требуемым отношением сигнал/шум для каждого пользователя и фактором сжатия кодовой последовательности. Таким образом, система не нуждается в частотном планировании. В системе CDMA предусмотрена ширина канала 1,25 МГц. В отличие от других сотовых систем, трафик одного канала не является постоянной величиной и зависит от голосовой активности и требований, предъявляемых к сети. Безопасность или конфиденциальность является свойством технологии CDMA, поэтому во многих случаях операторам сотовых сетей не потребуется специального оборудования шифрования сообщений. Система CDMA Qualcomm построена по методу прямого расширения спектра частот на основе использования последовательностей 64 видов, сформированных по закону функций Уолша. Для передачи речевых сообщений выбрано речепреобразующее устройство с алгоритмом CELP со скоростью преобразования 8000 бит/с (9600 бит/с в канале). Возможны режимы работы на скоростях 4800, 2400 и 1200 бит/с. В каналах системы CDMA применяется сверточное кодирование со скоростью 1/2 (в каналах от базовой станции) и 1/3 (в каналах от подвижной станции), декодер Витерби с мягким решением, перемежение передаваемых сообщений. Общая полоса канала связи составляет 1,25 МГц. Основные характеристики стандарта CDMA Qualcomm приведены в таблице 6.3. На рис приведена обобщенная структурная схема сети сотовой подвижной радиосвязи CDMA (IS-95), основные элементы которой (BS, BSC, MSC, ОМС) аналогичны используемым в сотовых сетях с частотным и временным разделением каналов. Основное отличие заключается в том, что в состав сети CDMA (IS-95) включены устройства оценки качества и выбора кадров (SU Select Unit). Кроме того, для реализации процедуры мягкого переключения между базовыми станциями, управляемыми разными контроллерами (BSC), вводятся линии передачи между SU и BSC. 66

67 Основные характеристики стандарта CDMA Характеристика Диапазон частот передачи MS Диапазон частот передачи BS Относительная нестабильность несущей частоты BS Относительная нестабильность несущей частоты MS Вид модуляции несущей частоты Ширина спектра излучаемого сигнала: по уровню минус 3 дб по уровню минус 40 дб Метод расширения спектра Тактовая частота ПСП Количество элементов в ПСП для: BS MS Количество каналов BTS на 1 несущей частоте Количество каналов MS Значение 824, ,860 МГц 869, ,970 МГц ±5*10-8 ±2,5*10-6 QPSK (BS), 0 QPSK (MS) 1,25 МГц 1,50 МГц DSSS-CDMA 1,2288 МГц бит бит 1 пилот-канал, 1 канал сигнализации, 7 каналов перс. вызова, 55 каналов связи 1 канал доступа, 1 канал связи 1200 бит/с 9600,4800 бит/с 9600, 4800, 2400, 1200 бит/с сверточный код r = 1/2, длина кодового огр. K = 9 Таблица 6.3 Скорость передачи данных: в канале синхронизации, в канале персон. вызова и доступа, в каналах связи. Кодирование в каналах передачи BS (канал синхронизации, персонального вызова, связи) Кодирование в каналах передачи MS сверточный код r = 1/3, K = 9 64-ичное кодирование ортогональными сигналами на основе функций Уолша Требуемое для приема отношение энергии бита информации к спектральной плотности шума (Eo/No) Максимальная эффективная излучаемая мощность BTS 6 7 дб до 50 Вт 67

68 Максимальная эффективная излучаемая мощность MS: 1 класс, 2 класс, 3 класс 6,3 Вт, 2,5 Вт, 1,0 Вт Точность управления мощностью ±0,5 дб передатчика MS BTS BTS SU BSC OMC MSC BTS SU BSC DB BTS Рис Структурная схема сети сотовой подвижной радиосвязи CDMA (IS-95) Каналы трафика и управления Для обратного канала (от мобильной станции) выделена полоса частот от 824 до 849 МГц. Для прямого канала (от базовой станции) от 869 до 894 МГц. Прямой и обратный каналы разделены интервалом в 45 МГц. Пользовательские данные упакованы и передаются в канале с пропускной способностью 1,2288 Мбит/с. Нагрузочная способность канала 128 телефонных соединений со скоростью трафика 9,6 кбод. Структура каналов в стандарте IS-95 показана на рис В нем используются различные типы модуляции для прямого и обратного каналов. В прямом канале базовая станция передаёт одновременно данные для всех пользователей, находящихся в соте, используя для разделения каналов различные коды для каждого пользователя. Также передается пилотный сигнал, он имеет больший уровень мощности, обеспечивая пользователям возможность синхронизировать частоты. В обратном направлении подвижные трубки отвечают асинхронно, при этом уровень мощности, приходящий к базовой станции от каждой подвижной станции, одинаков. Такой режим возможен 68

69 благодаря контролю мощности и управлению мощностью подвижных трубок по служебному каналу. Рис Логические каналы Прямые каналы в CDMA IS-95 Данные в прямом канале трафика группируются в кадр длительностью 20 мс. Пользовательские данные после предварительного кодирования и форматирования перемежаются с целью регулирования текущей скорости передачи данных, которая может изменяться. Затем спектр сигнала расширяется перемножением с одной из 64 псевдослучайных последовательностей (на основе функций Уолша) до значения 1,2288 Мбит/с. Каждому мобильному абоненту назначается фрагмент псевдослучайной последовательности (ПСП), с помощью которого его данные будут отделены от данных других абонентов. Ортогональность фрагментов ПСП обеспечивается одновременной синхронной кодировкой всех каналов в соте. Используемые в каждый момент времени фрагменты являются ортогональными. Пилотный сигнал (код) используется для того, чтобы мобильный терминал мог управлять характеристиками канала, принимать временные метки, обеспечивая фазовую синхронизацию для когерентного детек- 69

70 тирования. Для глобальной синхронизации сети в системе используются ещё радиометки от GPS-спутников. Логические каналы: Пилотный канал используется подвижной станцией для начальной синхронизации с сетью и контроля за сигналами базовой станции по времени, частоте и фазе. Канал синхронизации обеспечивает идентификацию базовой станции и фазу псевдослучайной последовательности базовой станции. После завершения указанных этапов синхронизации начинаются процессы установления соединения. Канал синхронизации передаёт синхросигналы мобильным терминалам со скоростью 1200 бит/с. Канал вызова используется для вызова подвижной станции. Количество каналов: до 7. 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 назначении 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). Работает со скоростью 9600, 4800, 2400 бит/с. Прямой канал трафика (КПД) передаёт любые пользовательские данные со скоростью 9600, 4800, 2400, 1200 бит/с. Канал прямого доступа предназначен для передачи речевых сообщений и данных, а также управляющей информации с базовой станции на подвижную. Количество: до Кодирование в прямом канале Базовая скорость передачи данных в канале составляет 9,6 Кбит/с, что достигается добавлением дополнительных корректирующих двоичных символов к цифровому потоку вокодера 8,55 Кбит/с. Для реализации на приемной стороне прямой коррекции ошибок (без повторного запроса и передачи сообщения) в канале используется избыточное кодирование. Для этого базовый цифровой поток разбивается на пакеты длительностью по 20 мс и подается на сверточный кодер с половинной скоростью. На его выходе число битов удваивается. Затем данные перемежаются, т.е. перемешиваются во временном интервале 20 мс, это делается для того, чтобы равномерно распределить в потоке данных потерянные во время передачи биты. Известно, что ошибочно принятые символы обычно формируют группы. В то же время, схема прямой коррекции ошибок работает наилучшим образом, когда ошибки распределены равномерно во времени. Это происходит после осуществления на 70

71 мени. Это происходит после осуществления на приемной стороне процедуры, обратной перемежению при передаче. После перемежения цифровой поток преобразуется с помощью длинного кода и логической операции "исключающее ИЛИ". Максимальная длина двоичной последовательности, которая может быть получена с помощью генератора, построенного на основе регистра сдвига, равна 2 n 1 двоичных символов, где n число разрядов регистра сдвига. Так как информационный поток имеет скорость 19,2 Кбит/с, то в прямом канале используется только каждый 64-й символ длинного кода. Следующий этап преобразования сообщения кодирование с помощью кодов Уолша. Один ряд матрицы Уолша ставится в соответствие каналу связи между абонентом и базовой станцией. Если на входе кодера «О», то посылается соответствующий ряд матрицы (кода Уолша), если «1» посылается последовательность, сформированная путем логического отрицания соответствующего ряда матрицы (кода Уолша). Это повышает скорость информационного потока с 19,2 Кбит/с до 1,2296 Мбит/с. Соответственно расширяется и спектр сигнала. На заключительном этапе двоичный поток разделяется между синфазным и квадратурным каналами (I- и Q-каналами) для последующей передачи с использованием квадратурной фазовой манипуляции (QPSK). До подачи на смесители цифровой поток в каждом из каналов преобразуется с помощью короткого кода и логической операции «исключающее ИЛИ». Короткий код представляет собой псевдослучайную двоичную последовательность длиной двоичных символов, генерируемую со скоростью 1,2288 Мбит/с. Эта последовательность является общей для всех базовых и подвижных станций в сети. Полученные сигналы поступают на соответствующие входы I/Q-модулятора. Ряд информационных сигналов образуется путем слияния I и Q-каналов. Поскольку все пользователи получают объединенный сигнал, то для выделения информации необходимо передавать опорный сигнал (по пилотному каналу). В этом канале передается нулевой информационный сигнал. Код Уолша для пилотного канала формируется из нулевого ряда матрицы Уолша. Другими словами, в пилотном канале передается только короткий код. Обычно на нем излучается около 20%, общей мощности. Опорный сигнал необходим для последующей фазовой демодуляции. Короткий код позволяет многократно использовать в каждой ячейке один и тот же набор кодов Уолша. Каждая базовая станция имеет свой временной сдвиг при формировании кода и поэтому может быть однозначно определена в сети. Основано это на свойстве псевдослучайных двоичных кодов: значение автокорреляционного момента приближается к нулю для всех временных смещений более одной битовой длины. 71

72 Кодирование в обратном канале В обратном канале использован другой алгоритм формирования спектра, поскольку сигналы от удалённых терминалов достигают базовой станции по различным путям. Данные также сгруппированы в кадры длительностью 20 мс. Подвижная станция не может использовать преимуществ трансляции опорного сигнала. В этом случае необходимо было бы передавать два сигнала, что значительно усложнило бы демодуляцию в приемнике базовой станции. В обратном канале применяется сверточное кодирование со скоростью 1/3, что повышает скорости передачи данных с базовой 9,6 до 28,8 Кбит/с, и перемежение в пакете длительностью 20 мс. После перемежения выходной поток разбивается на слова по шесть битов в каждом. Шестибитовому слову можно поставить в соответствие один из 64 кодов Уолша. Таким образом, каждый абонентский терминал использует весь их набор. После этой операции скорость потока данных повышается до 307,2 Кбит/с. Далее поток преобразуется с помощью длинного кода, аналогичного используемому базовой станцией. На этом этапе происходит разделение пользователей. Абонентская емкость системы определяется обратным каналом. Для ее увеличения применяется регулирование мощности в обратном канале, методы пространственного разнесения приема на базовой станции и др. Окончательное формирование потоков данных происходит таким же образом, как и в базовой станции, за исключением дополнительного элемента задержки на 1/2 длительности символа в 0-канале для реализации смещенной QPSK. После включения MS настраивается на рабочую частоту сети и ищет сигнал базовой станции (в сети используется общий для всех базовых и подвижных станций короткий код). Вероятно, она обнаружит несколько сигналов разных базовых станций, которые можно различить по временному сдвигу в коротком коде. Подвижная станция выбирает сигнал с большим уровнем и, таким образом, получает когерентную опору для осуществления последующей демодуляции сигнала синхронизации. Этому сигналу поставлен в соответствие 32-й код Уолша. В нем передается информация о будущем содержании 42- разрядного регистра сдвига, используемого для формирования длинного кода. Эта информация посылается с опережением относительно информационного канала на 320 мс. Поэтому подвижная станция имеет достаточно времени для декодирования сообщения и загрузки информации в регистр. Таким образом достигается синхронизация с сетевым временем. После этого подвижная станция начинает мониторинг одного из каналов вызова. Если абонент пытается войти в сеть, то его станция будет пытаться осуществить соединение с базовой по одному из каналов доступа. В этом случае для формирования длинного кода используется двоичная маска, параметры которой индивидуальны для каждой базовой станции сети. Если одновременно несколько пользователей пытаются осуществить соединение, то возникает конфликт. Если базовая станция не подтверждает попытку соединения по каналу вызова, то абонентская выжидает произвольное время и делает следующую попытку. 72

73 После принятия вызова подвижной станции базовая станция назначает канал для соединения, имеющий соответствующий код Уолша. После этого подвижная станция изменяет параметры двоичной маски в соответствии со своим идентификационным номером и переходит в режим приема и передачи речевой информации. С учетом вышеизложенного можно сказать, что система CDMA потенциально имеет большую емкость. Кроме того, она позволяет отказаться от частотного планирования сети, хотя при этом предполагает проведение тщательного баланса мощностей излучений станций. Логические каналы мобильной станции Канал доступа обеспечивает связь подвижной станции с базовой станцией, когда подвижная станция еще не использует канал трафика. Канал доступа используется для установления вызовов и ответов на сообщения, передаваемые по каналу вызова (Paging Channel), команды и запросы на регистрацию в сети. Каналы доступа совмещаются (объединяются) с каналами вызова. Канал обратного трафика обеспечивает передачу речевых сообщений и управляющей информации с подвижной станции на базовую станцию. На рис показана процедура установления вызова подвижной станции. На рис приведена процедура прохождения исходящего вызова от подвижной станции Формирование сигнала базовой станцией Базовая станция одновременно может передавать 64 канала, из которых 2 канала используются для синхронизации, 7 для персонального вызова (Paging Channel), остальные 55 для передачи речевых сообщений (Traffic Channel). Структура каналов передачи базовой станции показана на рис Все логические каналы лежат в полосе физического канала шириной 1,23 МГц. Каждый канал трафика содержит команды управления мощностью передатчика мобильной станции. 73

74 Рис Процедура установления вызова подвижной станции На приведенном рисунке W(t) одна из 64 последовательностей Уолша. ПСП-I/Q квадратурные компоненты короткой псевдослучайной последовательности с числом элементов Тактовая частота ПСП равна 1,2288 МГц. Речевой сигнал поступает на речевой кодек - на этом этапе речевой сигнал оцифровывается и сжимается по алгоритму CELP. Далее сигнал поступает на блок помехоустойчивого кодирования, который может исправлять до 3-х ошибок в пакете данных. Затем сигнал поступает в блок перемежения сигнала - блок предназначен для борьбы с пачками ошибок в эфире. Пачки ошибок - это искажение нескольких битов информации подряд. 74

75 Рис Процедура прохождения исходящего вызова от подвижной станции 75

76 Рис Структура каналов передачи базовой станции Схема формирования сигнала передатчиком базовой станции приведена на рис Принцип перемежения заключается в том, что 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 битов информации, при приеме пачка ошибок, пройдя через обратную матрицу, преобразуется в одиночные ошибки. Далее сигнал поступает в блок кодирования (защита 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. Блок перемножения на код Уолша цифровой поток данных перемножается на последовательность бит, сгенерированных по функции Уолша. При кодировании информационного полтока 19,2 кбит/с с помощью назначенной последовательности Уолша «0» информационного бита заменяется 64 элементами этой последовательности, а «1» информационного бита заменяется инвертированной строкой матрицы Уолша. В корреляционном приемнике анализируется сигнал и, если он близок к назначенной строке матрицы Уолша, полагается, что получен «0», если не совпадает «1». На этом этапе кодирования сигнала происходит расширение спектра частот. Таким образом, скорость 76

77 потока данных в канале увеличивается в 64 раза. Следовательно, в блоке модуляции сигнала скорость манипуляции сигнала возрастает, отсюда и расширение спектра частот. Рис Схема формирования сигнала передатчиком базовой станции Также 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 пороговый уровень сигнала удовлетворяет предельному значению, значит, сигнал адресован данной станции. Последовательность функции Уолша 77

78 ортогональны и обладают хорошими корреляционными и автокорреляционными свойствами, поэтому вероятность спутать свой сигнал с чужим равна 0.01 %. В стандарте CDMA используется квадратурная фазовая модуляция, особенности которой рассмотрены ниже. Структурная схема приемника подвижной станции показана на рис Рис Структурная схема приемника подвижной станции Для передачи всех 64 каналов применяется одна и та же псевдослучайная последовательность. В каждом канале при передаче используется одна из 64 последовательностей Уолша. При изменении знака бита информационного сообщения фаза используемой последовательности Уолша изменяется на 78

79 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 Формирование сигнала базовой станцией При передаче каждая подвижная станция использует ПСП с разными циклическими сдвигами, что дает возможность базовой станции при приеме разделить сигналы от подвижных станций. Структура каналов передачи подвижной станции показана на рис Структурная схема формирования сигнала подвижной станцией приведена на рис Рис Структура каналов передачи подвижной станции Для увеличения надежности связи в мобильных станциях используют сверточное кодирование с коэффициентов 1/3. В этом случае информационный поток 9,6 кбит/с преобразуется в поток 28,8 кбит/с. Далее следует процедура перемежения перестановка фрагментов в пределах речевого кадра. Далее информационный поток делится на последовательности по 6 битов. Каждому фрагменту из 6 битов ставится в соответствие одна из 64 последовательностей Уолша = 4800 кбит/с скорость последовательности chipsets. 6 79

80 = 307,2 кбит/с скорость следования зашифрованных битов после процедуры кодирования. Вновь канальное отношение Т/τ o = 128. Алгоритм обработки сигнала в аппаратуре базовой станции иллюстрирует рис Рис Структурная схема формирования сигнала подвижной станцией: ПСП-1/Q-O - универсальная последовательность для всех подвижных станций 80

81 Рис Обработка сигнала в приемнике базовой станции В разделе 8 показано, что число пользователей в системах связи с шумоподобными сигналами в соте максимально, если сигнал от всех них приходит на базовую станцию одинаковой величины и на уровне чувствительности приемника. Таким образом, к системам CDMA предъявляются жесткие требования к уровню излучения мобильных станций Управление мощностью Абонентская емкость ячейки системы CDMA IS-95 оптимизируется использованием сложного алгоритма регулировки, который ограничивает мощность, излучаемую каждым абонентским терминалом, до необходимого уровня для получения приемлемой вероятности ошибки. В системе предусмотрено 81

82 медленное (статическое) управление мощностью и быстрое. Команды быстрого управления посылаются со скоростью 800 бит/с и встроены в разговорные фреймы. Без быстрого управления мощностью замирания, связанные с распространением радиоволн в структурах с отражающими объектами (стены домов, металлические конструкции и так далее), привели бы к значительному ухудшению характеристик системы. Медленное управление мощностью обеспечивает эквивалентное выравнивание расстояний от мобильных терминалов до базовой станции. Рассмотрим процесс регулирования мощности передающих устройств в обратном канале. Каждая подвижная станция непрерывно передает информацию об уровне ошибок в принимаемом сигнале. На основании этой информации базовая станция распределяет излучаемую мощность между абонентами таким образом, чтобы в каждом случае обеспечить приемлемое качество речи. Абоненты, на пути к которым радиосигнал испытывает большее затухание, получают возможность излучать сигнал большей мощности. Основная цель регулировки мощности в обратном канале оптимизация площади соты. Регулирование мощности (как в прямом, так и в обратном канале) влияет и на срок службы аккумуляторов подвижных станций. Тесты показывают, что средняя излучаемая мощность подвижной станции в сети меньше, чем в системах, использующих другие методы доступа. Это непосредственно связано с такими параметрами радиотелефона, как длительность непрерывного занятия канала и время нахождения в режиме ожидания. Процесс регулирования мощности в прямом канале происходит несколько иначе. В нем возможны два варианта регулирования: по открытому циклу (разомкнутая петля) и по замкнутому циклу (замкнутая петля) (рис. 6.38). Рис Регулировка мощности мобильных станций 82

83 Рассмотрим открытий цикл регулирования мощности (менее точный). Подвижная станция после включения ищет сигнал базовой станции. После синхронизации подвижной станции по этому сигналу производится замер его мощности и вычисляется мощность передаваемого сигнала, необходимая для обеспечения соединения с базовой станцией. Вычисления основываются на том, что сумма уровней предполагаемой мощности излучаемого сигнала и мощности принятого сигнала должна быть постоянна и равна 73 дб. Если уровень принятого сигнала, например, равен 85 дб, то уровень излученной мощности должен быть равен ± 12 дб. Этот процесс повторяется каждые 20 мс, но он все же не обеспечивает желаемой точности регулировки мощности, так как прямой и обратный каналы работают в разных частотных диапазонах (разнос частот 45 МГц) и, следовательно, имеют различные уровни затухания при распространении и по-разному подвержены воздействию помех. Рассмотрим процесс регулирования мощности при замкнутом цикле. Механизм регулирования мощности при этом позволяет точно отрегулировать мощность передаваемого сигнала. Базовая станция постоянно оценивает вероятность ошибки в каждом принимаемом сигнале. Если она превышает программно заданный порог, то базовая станция дает команду соответствующей подвижной станции увеличить мощность излучения. Регулировка осуществляется с шагом 1 дб. Этот процесс повторяется каждые 1,25 мс. Цель такого процесса регулирования заключается в том, чтобы каждая подвижная станция излучала сигнал минимальной мощности, которая достаточна для обеспечения приемлемого качества речи. За счет того, что все подвижные станции излучают сигналы необходимой для нормальной работы мощности, и не более; их взаимное влияние минимизируется, и абонентская емкость системы подрастает. Подвижные станции должны обеспечивать регулирование выходной мощности в широком динамическом диапазоне до 85 дб Формирование QPSK сигнала В системе CDMA IS-95 применяются квадратурная фазовая манипуляция (QPSK Quadrature Phase-shift Keying) базовой и смещенная QPSK в подвижных станциях. При этом информация извлекается путем анализа изменения фазы сигнала, поэтому фазовая стабильность системы критичный фактор при обеспечении минимальной вероятности появления ошибки в сообщениях. Применение смещенной QPSK позволяет снизить требования к линейности усилителя мощности подвижной станции, так как амплитуда выходного сигнала при этом виде модуляции изменяется значительно меньше. До того, как интерференционные помехи будут подавлены методами цифровой обработки сигналов, они должны пройти через высокочастотный тракт приемника и не вызвать насыщения малошумящего широкополосного усилителя (МШУ) и смесителя. Это 83

84 заставляет разработчиков системы искать баланс между динамическими и шумовыми характеристиками приемника. При квадратурной фазовой манипуляции двум битам соответствует 4 значения фазы излучаемого сигнала в зависимости от значений этих битов (рис. 6.39), то есть одним значением фазы можно передать сразу значение 2 битов. Рис Диаграмма значений фазы при QPSK модуляции Поток данных делится на четные и нечетные биты (рис. 6.40). Далее процесс идет параллельно в синфазном и квадратурном каналах. После преобразования в NRZ (non-return-to-zero без возврата к нулю) кодере получается двухполярный сигнал (рис. 6.41). Затем сигнал модулируется с помощью двух ортогональных функций. После суммирования сигналов двух каналов получим квадратурно модулированный (QPSK) сигнал. Рис Схема формирования QPSK сигнала 84

85 Рис Код без возврата к нулю Модулированный сигнал во временной области показан на рис и представляет собой короткий отрезок случайной битовой последовательности. На рисунке видны фрагменты синусоиды и косинусоиды, используемые в синфазном и квадратурном каналах. На рисунке использована битовая последовательность: , которая делится на последовательность четных и нечетных битов. Ниже показан суммарный QPSK сигнал. Рис QPSK сигнал во временной области На приемной стороне происходит обратный процесс (рис. 6.43). В каждом канале используется согласованный фильтр. Детектор соответствующего канала использует относительную величину порога для принятия решения: принят 0 или 1. Анализ идет по кадрам, соответствующим времени передачи одного символа. В мобильный станциях используется смещенная квадратурная модуляция (OQPSK Offset QPSK). В одном из каналов битовую последовательность задерживают на время, соответствующее половине длительности передаваемого символа. В этом случае составляющий синфазного и квадратурного каналов никогда не изменяют свой фазовый сдвиг одновременно (рис. 6.44). Максимальный скачок фазы составляет 90 градусов. Это делает флюктуации амплитуды сигнала значительно меньшими. Данный эффект 85

86 туды сигнала значительно меньшими. Данный эффект хорошо виден при сравнении с QPSK модуляцией той же битовой последовательностью (рис. 6.42). Рис Демодуляций QPSK сигнала в приемнике Рис ОQPSK сигнал во временной области Передача сообщений в стандарте IS-95 осуществляется кадрами. Используемые принципы приема позволяют анализировать ошибки в каждом информационном кадре. Если количество ошибок превышает допустимый уровень, приводящий к недопустимому ухудшению качества речи, этот кадр стирается (frame erasure). С частотой ошибок или " частотой стирания битов " однозначно связано отношение энергии информационного символа к спектральной плотности шума Eo/No. На рис приведены зависимости вероятности ошибки в кадре (Prob. Frame Error) от величины отношения Eo/No для прямого и обратного каналов с учетом модуляции, кодирования и перемежения. 86

87 При увеличении количества активных абонентов в соте из-за взаимных помех отношение Eo/No снижается, а частота ошибок увеличивается. В этой связи разные фирмы принимают свои допустимые значения частоты ошибок. Например, фирма Motorola считает допустимой для CDMA IS-95 частоту ошибок в 1%, что соответствует с учетом замираний отношению Eo/No =7 8 дб. При этом пропускная способность систем IS-95 в среднем в 15 раз превышает пропускную способность аналоговых систем AMPS. Фирма Qualcomm за допустимую величину частоты ошибок принимает значение 3%. Это является одной из причин, по которым Qualcomm заявляет, что емкость CDMA IS-95 в раз превышает емкость аналоговых AMPS. Отношение Eo/No = 7 8 дб и допустимая частота ошибок в 1% позволяет организовать 60 активных каналов на трехсекторную соту. Зависимость количества активных каналов связи (ТСН) для обратного канала от величины отношения Eo/No для 3-х секторной соты показана на рис Рис Зависимость вероятности ошибки в кадре от уровня сигнала 87

88 Рис Зависимость количества активных каналов связи (ТСН) для обратного канала от величины отношения Eo/No для 3-х секторной соты Кодирование речи Важным моментом для уменьшения взаимной интерференции каналов от различных абонентов является кодирование речи. Кодирование позволяет существенно уменьшить среднюю мощность передатчика. Известно, что человеческая речь это прерывистый источник сигнала. Из измерений фирмы Bell Laboratories следует, что активность речи составляет 35 40% от общего ресурса времени. Если использовать этот фактор, то можно ещё в два или более раз увеличить ёмкость сети. На практике этот коэффициент активности составляет 50% благодаря тому, что в период молчания подвижные и базовая станции должны поддерживать физический канал связи, и мощность не может быть сведена до нуля. Таким образом, преимущество CDMA IS-95 перед AMPS может достигать 26 раз. В IS-95 используется вокодер с переменной скоростью кодирования на основе алгоритма предикативного линейного предсказания кода QCELP (Code Excited Linear Predictive). Этот алгоритм учитывает особенности человеческой речи. Вокодер осуществляет перекодировку цифрового потока, имеющего скорость 64 Кбит/с, в поток со скоростью 8 или 13 Кбит/с. В ходе этого преобразования информационный поток делится на кадры, и содержащие паузы интервалы удаляются. Речевой кодек определяет голосовую активность и в паузах (во время молчания) уменьшает скорость в канале до 1200 бод. Результирующий поток имеет скорость от 1 до 8 Кбит/с. Вокодер приемной стороны 88

89 объединяет кадры в единый поток и делает обратное преобразование. Другой важной особенностью вокодера с переменной скоростью кодирования является использование адаптивного порога для определения требуемой скорости кодирования данных. Уровень порога изменяется в соответствии с фоновым шумом. Результатом этого является подавление фона и улучшение качества речи даже в шумной обстановке. Вокодер позволяет подмешивать в речевой канал вторичный трафик, т. е. служебную информацию. Кодирование речи обеспечивает очень высокую степень конфиденциальности Борьба с многолучевостью 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 станции используется 4 параллельно и независимо работающих коррелятора, а на подвижной станции 3 коррелятора. Приемник с несколькими каналами приема и обработки сигнала получил название Rake-приемника. Он имеет 4 канала приема, в трех каналах одновременно обрабатываются три наиболее сильных сигнала (в четвертом канале постоянно осуществляется поиск сигнала с более высоким уровнем). При этом опорный сигнал на разные корреляторы подаётся с небольшим сдвигом во времени, соизмеримым с разницей по времени при прохождении радиоволн по различным траекториям. Выходные сигналы корреляторов суммируются. Таким образом, если уровень сигнала свёртки от одного из многолучевых сигналов в текущий момент времени оказывается равным нулю (в результате интерференционной картины распределения поля), то свёртка от задержанного сигнала будет отличной от нуля. Таким образом, в системе с кодовым разделением каналов реализуется метод временного разнесения приема. Многолучевое распространение радиосигналов, с которым приходится бороться всем стандартам сотовой связи, в данном случае становится помощником. В случае построения фиксированных сетей многолучевые отражения позволяют снизить требования к уровню сигнала, приходящего к абонентской станции Организация эстафетной передачи В случае подвижной связи абонентская станция может одновременно принимать и обрабатывать сигналы нескольких базовых станций. Это позволяет осуществлять мягкую эстафетную передачу абонента между базовыми станциями. Преимущество мягкой передачи заключается в том, что исключается возможность потери связи при движении абонента вдоль границы сот, когда имеет место эффект «пинг-понга». Транскодер, входящий в состав основного оборудования, проводит оценку качества приема сигналов от двух базовых станций последовательно кадр за кадром, как показано на рис Процесс выбора лучшего кадра приводит к тому, что результирующий сигнал 89

90 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". Мягкое переключение обеспечивает высокое качество приема речевых сообщений и устраняет перерывы в сеансах связи, что имеет место в сотовых сетях связи других стандартов. Недостатком такого процесса управления является одновременное использование двух базовых станций. Рис Выбор кадра в режиме сопровождения мобильной станции двумя базовыми станциями: BTS (Base Tranceiver Station) - базовая приемопередающая станция; SU (Selector Unit) - устройство выбора кадра; DB (Data Base)- база данных об абонентах и оборудовании Аспекты безопасности в стандарте IS-95 Стандарт IS-95 обеспечивает высокую степень безопасности передаваемых сообщений и данных об абонентах. Прежде всего он имеет более сложный, чем GSM, радиоинтерфейс, обеспечивающий передачу сообщений кадрами с ис- 90

91 пользованием канального кодирования и перемежения с последующим "расширением" передаваемых сигналов с помощью составных ШПС, сформированных на основе 64 видов последовательностей Уолша и псевдослучайными последовательностями с количеством элементов 215 и 242. Безопасность связи обеспечивается также применением процедур аутентификации и шифрования сообщений. Процедура аутентификации в стандарте IS-95 соответствует процедуре аутентификации стандарта D-AMPS (IS-54B). В подвижной станции хранится один ключ и один набор общих секретных данных, которые используются при работе как в режиме с частотным разделением каналов, так и в режиме CDMA (IS-95). Подвижная станция может передавать "цифровую подпись" для аутентификации, состоящую из 18 бит. Эта информация передается в начале сообщения (в ответе подвижной станции на запрос сети при поиске станции), добавляется к регистрационному сообщению или пакету данных, передаваемых по каналу доступа. Предусматривается возможность обновления общих секретных данных в подвижной станции. Шифрование сообщений, передаваемых по каналу связи (ТСН), осуществляется также с использованием процедур стандарта IS-54B Перспективы CDMA В силу целого ряда преимуществ системы связи с шумоподобными сигналами имеют хорошие перспективы. Достаточно сказать, что разрабатываемые в настоящее время перспективные стандарты в подавляющем большинстве основаны на этой технологии. О них кратко было сказано в разделе РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН В МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ Путь радиоволны от передатчика к приемнику в системах мобильной связи крайне разнообразен: от прямой видимости до сильно закрытого препятствиями, домами, деревьями пути. В отличие от проводной связи, где параметры постоянны, в беспроводной связи радиоканалы имеют существенно случайные параметры, часто сложно анализируемые. Моделирование радиолинии - наиболее сложная задача проектирования радиосистем. Оно в основном выполняется статистически с использованием данных экспериментов, выполненных порой именно для такой же или аналогичной системы. Механизм распространения радиоволн в системах связи различен, но в основном может быть представлен отражением, дифракцией и рассеянием. Большинство сотовых систем работают в городах, где нет прямой видимости антенн 91

92 передатчика и приемника, а наличие высоких зданий вызывает большие дифракционные потери. Благодаря многократным переотражениям от различных объектов, радиоволны проходят различный путь. Интерференция этих волн вызывает сильное изменение уровня сигнала от положения абонента. Моделирование распространения радиоволн основано на предсказании среднего уровня принимаемого сигнала на заданном расстоянии от излучателя, а также в определении разброса его значений в зависимости от конкретной ситуации на трассе. Расчет радиолинии позволяет определить зону обслуживания передатчика. Моделирование среднего уровня сигнала в зависимости от расстояния между передатчиком и приемником называется крупномасштабным моделированием, поскольку позволяет определить сигнал на большом удалении (несколько сотен и тысяч метров). С другой стороны, модели характеризуют быстроменяющиеся значения уровня принимаемого сигнала на малых смещениях (несколько длин волн) или за короткое время (секунды) - они называются мелкомасштабными моделями. При перемещении мобильного приемника на малые расстояния принимаемый сигнал может меняться очень сильно. Это происходит из-за того, что принимаемый сигнал представляет собой сумму многих волн, приходящих с различных направлений, проходящих разное расстояние и имеющих различную амплитуду и фазу. Суммарный сигнал подчиняется закону Релея. В зависимости от трассы радиоканала мелкомасштабная девиация может меняться на 3-4 порядка, т.е. уровень сигнала может меняться на дб (рис.7.1). Если мобильный приемник будет достаточно далеко, средний уровень сигнала убывает. Ниже будет рассматриваться крупномасштабная зависимость сигнала на входе приемника. Мелкомасштабная зависимость Крупномасштабная зависимость 1 М d Рис Изменение напряженности поля в зависимости от расстояния до передающей антенны с учетом влияния случайных факторов на частоте 1800 МГц 92

93 7.1. Распространение радиоволн в свободном пространстве Модель распространения волн в свободном пространстве используется для расчета принятого сигнала в условиях, когда передающая и приемная антенны находятся на открытой незатененной препятствиями радиолинии. Эта модель применяется для анализа радиоканалов связи через спутники и для наземных радиолиний, работающих в диапазоне сверхвысоких частот. Мощность, принятая приемной антенной с усилением Gr, которая излучается антенной передатчика мощностью Pt c коэффициентом усиления Gt на длине волны λ на расстоянии d на открытом неограниченном пространстве, рассчитывается по формуле 2 PG t tgrλ r 2 2 P= (4π) d. (7.1) Коэффициент усиления антенны определяется следующим образом: 4πAэ G=, (7.2) λ где А э эффективная площадь поверхности антенны, м 2. Длина волны связана с несущей частотой соотношением c λ =, (7.3) f где с скорость света. Принимаемая антенной мощность в соответствии с (7.1) убывает с ростом расстояния d со скоростью 20 дб на декаду, т.е. пропорционально множителю 1 2. d Потери передачи в радиоканале (отношение принятой и излученной мощностей) 2 P t G tg λ r L = 10lg = 10lg 2 P 2 r ( 4π ) d 2, дб. (7.4) Для изотропных антенн (коэффициент усиления каждой из них G=1) 2 P t λ L = 10lg = 10lg 2 P 2, дб. (7.5) r ( 4π ) d 93

94 Данная формула позволяет определить ослабление сигнала в радиоканале без учета направленных свойств передающей и приемной антенн в свободном пространстве. Предыдущие выражения верны только для дальней зоны (или зоны Фраунгофера). Граница дальней зоны определяется условием: 2 2D d f =, (7.6а) λ где D наибольший размер антенны. Дополнительным условием дальней зоны должно быть выполнение соотношений: d f >> D, (7.6б) d f >> λ. (7.6в) На больших расстояниях при расчете напряженности поля в точке приема иногда используют значение принимаемой мощности на некотором фиксированном расстоянии d 0 - P r (d 0 ). Тогда на ином расстоянии d: d0 P(d)=P r r( d0) d, d d 0 d f. (7.7) Т.к. изменение уровня принимаемой мощности от расстояния очень велико, используют отсчет мощности в дбмвт (дб по отношению к 1 милливатту) и дбвт (дб по отношению к 1 ватту): ( ) Pr d0 d 0 P(d) r [ дбмвт ] =10lg +20lg 1 мвт d, d d, (7.8) 0 d f где P r (d 0 ) подставляется в Вт. Pr( d0) d 0 P(d) r [ дбвт] = 10lg + 20lg 1 Вт. d Опорное расстояние d 0 обычно выбирается равным 100 м или 1 км для связи вне зданий. Для радиоканалов внутри зданий типичное значение опорного расстояния d 0 = 1 м. 2 Упражнение 2 Найти границу дальней зоны антенны с максимальным размером D=1 м, работающей на частоте 900 МГц. Выбрать приемлемое значение опорного расстояния d 0. 94

95 Иногда в расчетах используется параметр эффективная излучаемая мощность ( P эф ), который показывает, во сколько раз плотность потока мощности в точке расположения приемной антенны при излучении мощности Pt будет больше при использовании антенны с коэффициентом усиления G t по сравнению с изотропной антенной. Выражение P эф = PG t t (7.9) показывает максимальную излучаемую мощность в направлении максимального излучения. Плотность потока мощности на расстоянии d от передающей антенны: P 2 2 эф PG 1 E 1 E Вт П t t d = = = =, 2 2 4πd 4πd 2 120π м 2, (7.10) где 377 Ом характеристическое сопротивление свободного пространства, Е амплитуда электрического поля на расстоянии d, В/м. Принимаемая мощность (мощность, перехватываемая приемной антенной из падающей плоской волны при ориентации на источник) 1 E PG G λ P(d)=П t t r r d A э = A э =, Вт, π (4π) d где A Э эффективная площадь поверхности приемной антенны, м (7.11) Упражнение 3 Передатчик излучает мощность 50 Вт: а) выразить излучаемую мощность в дбвт; б) выразить излучаемую мощность в дбмвт; в) при условии, что излучается мощность 50 Вт антенной с единичным усилением и несущей частотой 900 МГц, вычислить принимаемую мощность в дбмвт в свободном пространстве на расстоянии 100 м. Коэффициент усиления приемной антенны равен 1; г) какова мощность на выходе приемной антенны при использовании данных предыдущего пункта на расстоянии 10 км от передающей антенны? Коэффициент усиления приемной антенны равен 1. 95

96 Эквивалентная схема приемной антенны, включенной на вход приемника, показана на рис.7.2. При условии согласования входного сопротивления антенны и приемника ( R = R ) напряжение на входе последнего будет равно половине ЭДС антенны. Действующее напряжение U связано с принятой мощно- a пр стью выражением U 2 P (d)==. (7.12) r Ra 2 R a V a U R пр Рис Эквивалентная схема приемной антенны, включенной на вход приемника Действующее напряжение на входе приемника определяется по формуле 1 U= P r (d)r a 2, В. (7.13) Упражнение 4 Приемник расположен на расстоянии 10 км от 50-ваттного передатчика, несущая частота f = 900 МГц. Считать, что обе антенны расположены в свободном пространстве и имеют коэффициенты усиления G r = 1, G t = 2. Найти: а) мощность на выходе приемной антенны Р r ; б) амплитуду электрического поля вблизи приемной антенны; в) напряжение сигнала, приложенное на входе приемника, если выходное сопротивление антенны 50 Ом и она согласована с приемником. 96

97 7.2. Три основных способа распространения радиолволн 1. Отражение имеет место при падении волны на объекты с размерами много больше длины волны. Наблюдаются, например, отражения от земли, стен зданий и т.п. 2. Дифракция явление возникновения вторичных волн при падении радиоволны на препятствие с острыми кромками. Дифракцией обусловлено наличие поля за препятствиями в зоне геометрической тени. На высоких частотах дифракция, как и отражение, существенно зависит от геометрии объекта, а также амплитуды, фазы и поляризации поля. 3. Рассеяние имеет место при распространении волны в среде с мелкими объектами (меньше длины волны) Отражение радиоволн Если волна падает на границу раздела сред с разными параметрами, наблюдается частичное прохождение волны во вторую среду. Амплитуды поля падающей E i и отраженной E r волн связаны через коэффициенты отражения Френеля Г, а прошедшая E t волна - через коэффициент прохождения Т: E r E i E = Γ, t = Τ. E i E i E r θ i θ r ε 1, µ 1, σ 1 θ t ε 2, µ 2, σ 2 E t Рис Отражение и преломление волн на границе раздела сред 97

98 Падающая волна произвольной поляризации раскладывается на две: с вертикальной и горизонтальной поляризацией. В диэлектрике с потерями диэлектрическая проницаемость имеет комплексный характер: σ 2πf ε=ε 0ε-j, (7.14) где ε r относительная диэлектрическая проницаемость cреды, σ проводимость среды, Cм/м. В хороших проводниках, когда выполняется условие f < σ/ε 0 ε r, вещественной частью в (7.14) можно пренебречь. Коэффициент отражения для поля вертикальной поляризации Z sinθ r 2 t-z1sinθ i Γ V = E = Ei Z2 sinθ t+zsinθ 1 Коэффициент отражения для поля горизонтальной поляризации Γ h E Z sinθ r 2 i-z1sinθ t = = E Z sinθ +Zsinθ i 2 i 1 t где Z i характеристическое сопротивление 1-й или 2-й среды. Без учета потерь Z =120π ε 1,2 r. 1,2 r i. (7.15), (7.16) Граничные условия требуют выполнения соотношений: θ i = θ r, (7.17) E r = Г E i, E t = (1 + Г) E i. (7.18а) (7.18б) Если первая среда - свободное пространство (ε 1 =1), а вторая среда не обладает магнитными свойствами (µ 1 = µ 0 ), то выражения (7.15), (7.16) упрощаются: 2 εr sin θi εr cos θi Γ V =, (7.19) 2 εr sin θi + εr cos θi 98

99 h sin θi = sin θ i + ε ε r r cos Γ. (7.20) cos 2 2 θ θ i i, коэффициенты от- Для углов падения, близких к скользящим θ 0 i ражения Γv 1, Γ 1. h Упражнение 5 Доказать, что если первая среда свободное пространство, а вторая среда диэлектрик, то независимо от ее диэлектрической проницаемости при угле падения θ 0 0 коэффициенты отражения для i волн вертикальной и горизонтальной поляризации стремятся к -1. Для некоторого угла Γ 0 θ i коэффициент отражения для волны вертикальной поляризации. Этот угол называется углом Брюстера θ БР (угол, для которого нет отраженной волны вертикальной поляризации): V = sinθ 1 БР =. (7.21) ε1 + ε2 Если первая среда воздух, а диэлектрическая проницаемость второй среды ε r, то εr 1 sinθбр =. (7.22) Γ 2 εr 1 Угол Брюстера имеет место только для вертикальной поляризации поля. ε Упражнение 6 Вычислить угол Брюстера для плоской волны, падающей на поверхность сухой земли с относительной диэлектрической проницаемостью ε r = 4. 99

100 Вертикальная поляризация Горизонтальная поляризация Рис Зависимость коэффициента отражения волны вертикальной и горизонтальной поляризации от угла падения θ, падающей на поверхность сухой земли (ε r = 4) i В случае падения плоской волны на поверхность идеального проводника происходит полное отражение. Если вектор Е лежит в плоскости падения (вертикальная поляризация), то θ i = θr, (7.23) E i = E r. (7.24) Е перпендикулярен плоскости падения (горизон- θ i = θr, (7.25) Ei = Er. (7.26) Для случая, когда вектор тальная поляризация), Из (7.23) (7.26) следует, что для углов падения, близких к скользящим, коэффициенты отражения Γ V 1 и Γ h 1. В задачах мобильной связи прямое распространение радиоволн между передающей и приемной антеннами встречается достаточно редко, поэтому модель распространения волн в свободном пространстве имеет ограниченное применение. Полезная для практики двухлучевая модель распространения волн (рис. 7.5) основана на законах геометрической оптики. 100

101 Передающая антенна E L Приемная антенна h t E i θ i d θ r E r h r Рис Прямой и отраженный лучи в точке приема радиоволн Суммарное поле в точке приема обусловлено влиянием прямого и отраженного от земной поверхности лучей: E = E L + E r Σ. Из рис. 7.6 видно, что разность хода прямого луча и луча с отражением от земли = d '' d' = (h t + h r ) + d (h t h r ) + d. (7.27) h t - h r d d h r h t + h r d Рис Мнимый излучатель поля Если расстояние d >> h + h, то (7.27) может быть упрощено с помощью разложения Тейлора: t r 2h t h =d''-d' r, м. (7.28) d Тогда разность фаз прямого и отраженного лучей π ϕ = 2. (7.29) λ 101

102 Суммарное электрическое поле в точке приема прямого и отраженного лучей при сделанных допущениях вычисляется по формуле 2E d E Σ(d) = d 0 0 sin j 2, В, (7.30) м где Е 0 напряженность поля, создаваемая излучающей антенной на некотором опорном расстоянии d 0 в свободном пространстве (без учета отражения), м В. На больших удалениях, когда выполняется соотношение d>> hth r, j j 2πh t h sin = r. (7.31) 2 2 λч Суммарное поле в этом случае может быть аппроксимировано выражением 2E d 2πh t h r K E (d)= d λ d d 0 0 Σ 2 В,, (7.32) м где K константа, связанная с амплитудой поля Е 0, высотами подвеса антенн и длиной волны. Мощность, принятая приемной антенной, пропорциональна квадрату напряженность поля: h2h2 P=PGG t r r t t r. (7.33) d4 Из формулы (7.33) видно, что на больших расстояниях принятая мощность убывает обратно пропорционально d 4 или 40 дб на декаду. Это существенно быстрее, чем в свободном пространстве. Для двухлучевой модели в соответствии с (7.33) потери мощности в радиоканале определяются выражением L = 10lgG t 10lgG r 20lgh t 20lgh r + 40lgd, дб. (7.34) 102

103 Упражнение 7 Мобильный приемник расположен на расстоянии 5 км от базовой станции и использует в качестве антенны четвертьволновый диполь. На расстоянии 1 км амплитуда электрического поля составила 10-3 В/м. Частота 900 МГц. Найти: а) длину и усиление приемной антенны; б) мощность на выходе приемной антенны P r, если используется 2- лучевая модель распространения радиоволн. Высота подвеса излучающей антенны 50 м, приемной м Дифракция радиоволн Явление дифракции позволяет радиоволнам распространяться вокруг сферической земной поверхности за горизонт и за различные препятствия. Несмотря на перекрытие прямой видимости и существенное уменьшение уровня сигнала, он все таки остается достаточным для приема. Феномен дифракции объясняется принципом Гюйгенса вторичного переизлучения точек фронта волны с различной фазой (зон Френеля). Напряженность поля определяется векторной суммой вклада вторичных излучателей. Пусть между излучателем и приемником расположено препятствие экран высотой h бесконечных размеров в поперечном сечении. Расстояние от экрана до излучателя d1, до приемника d2. Передающая антенна d 1 h α d 2 Приемная антенна Рис Дифракция радиоволн на клиновидном препятствии Ясно, что путь через кромку препятствия больше прямого. Полагая, что h<<d 1,d 2 и h>>λ, разность хода прямого и через кромку лучей будет: 103

104 2 h d 1+d2. (7.35) 2 d d 1 2 Соответствующая ему разность фаз 2π 2π h d +d Φ= = λ λ 2 d d , (7.36) где используется приближение для малого аргумента tg x x, а угол α аппроксимирован выражением d+d 1 2 α h dd 1 2. Выражение (7.36) может быть аппроксимировано с использованием безразмерного дифракционного параметра Френеля-Кирхгофа: ( ) ν 2d+d 1 2 2d1d 2 =h =α λd d λ d+d, (7.37) ( ) где α подставляется в радианах, все остальные параметры в метрах. Таким образом, разность фаз Ф может быть вычислена из выражения π 2 Φ= ν. (7.38) 2 Из выражения (7.38) следует, что сдвиг фазы между прямым и дифракционным лучами является функцией высоты h и взаимного расположения препятствия, излучателя и приемника. Дифракционные потери мощности в радиоканале могут быть объяснены с помощью зон Френеля. Зоны Френеля представляют собой области, разность хода через которые от излучателя до приемника составляет nλ/2 по сравнению с прямым лучом (λ длина волны, n целое число). В мобильной связи обычно наблюдается затенение части зон (источников вторичных волн) и, следовательно, уменьшение доли принятой мощности. В зависимости от геометрии препятствия принятая энергия определяется через векторное суммирование вторичных волн. 104

105 h Приемная антенна Передающая антенна d d 2 Рис Формирование зон Френеля Если препятствие не затеняет первую зону Френеля, то дифракционные потери минимальны и ими пренебрегают. Используют следующее свойство: если открыто не менее 55% первой зоны Френеля, то дальнейшее открытие первой зоны Френеля не уменьшает дифракционные потери. Определение степени ослабления поля холмами и зданиями является достаточно сложной задачей при расчете зон обслуживания. Обычно точный расчет ослабления невозможен, поэтому используют методы расчета поля с необходимыми экспериментальными поправками. Препятствие в виде одиночного холма или горы может быть обсчитано с использованием модели клина. Это простейшая модель препятствия, и быстрый расчет ослабления возможен с использованием классического решения Френеля для дифракции поля на полуплоскости. Напряженность поля в точке расположения приемной антенны определяется векторной суммой вторичных источников, лежащих в плоскости, расположенной над препятствием. Напряженность поля при дифракции на клине определяется выражением Ed E0 jπt 2 1+ j = F( ν) = e 2 dt, (7.39) 2 ν где Е 0 напряженность поля в точке расположения приемной антенны при отсутствии препятствия и земли, а F(n) комплексный интеграл Френеля. Значение интеграла F(n) определяется из графиков и таблиц. 105

106 излучающая антенна h α приемная антенна излучающая антенна приемная антенна d 1 d 2 α и ν положительны, т.к. h>0 d 1 d 2 α и ν равны 0, т.к. h=0 излучающая антенна d 1 h d 2 приемная антенна α и ν отрицательны, т.к. h<0 Рис Варианты перекрытия видимости антенн препятствием Коэффициент дифракционного усиления с препятствием (обычно он меньше 1) по сравнению со свободным пространством G = 20lg F ν d, дб. (7.40) График этой функции показан на рис G d, дб ν ( ) Рис Зависимость коэффициента дифракционного усиления от значения параметра дифракции n 106

107 Приближенно можно считать: G d = 0, дб, ν 1; (7.41a) d ( ) G = 20lg 0,5 0,62ν, дб, 1 ν 0; (7.41б) Gd ( 0,5e 0,95ν ),дб, 0 ν 1; = 20lg (7.41в) Gd 20lg 0,4-0,1184- ( ) 2 = 0,38-0,1ν, дб, 1 ν 2, 4; (7.41г) ( 0,225), дб ν 2, 4 Gd = 20lg (41д) ν Упражнение 8 Вычислить дифракционные потери для 3 случаев перекрытия препятствием видимости передающей и приемной антенн (рис. 7.9). Положить λ = 1/3 м; d 1 = 1 км; d 2 = 1 км: a) h = 25 м; б) h = 0; в) h = -25 м. Сравнить результат с графиком, приведенным на рис.7.10, а также с аппроксимирующим выражением (7.41). Если на пути между излучателем и приемником имеется несколько препятствий, то все они аппроксимируются одним эквивалентным препятствием (рис. 7.11). Эта модель хорошо работает для двух препятствий, для нескольких - возникают определенные математические трудности. 107

108 α Эквивалентное одиночное препятствие Излучающая антенна Препятствие N1 Препятствие N2 Приемная антенна Рис Эквивалентное клиновидное препятствие в задаче связи с двумя препятствиями Рассеяние радиоволн Потери от рассеяния радиоволн на препятствиях обычно много меньше потерь отражения и дифракции. Это объясняется тем, что рассеяние волн происходит во всех направлениях (на таких объектах, как мачты, лампы, деревья и т.д.). Плоские поверхности с размерами много больше длины волны могут моделироваться как отражающие поверхности. Однако наличие неровностей изменяет отражение. Неровность поверхности определяется критерием Релея, который определяет критическую высоту h c неровностей при падении волны под углом θ i : h λ c =. (7.42) 8sinθ i Поверхность считается гладкой, если разброс минимальных и максимальных высот меньше h c. Для неровных поверхностей коэффициент отражения Г умножается на коэффициент потерь рассеяния p s. Полагая, что высота неровностей h распределена случайным образом с гауссовым законом распределения, коэффициент потерь рассеяния ρs πσhsinθ = exp λ i 2, (7.43) где σ h - стандартная девиация высоты поверхности вокруг среднего значения высоты. После некоторых уточнений коэффициент потерь рассеяния с хорошим совпадением с практикой определяется выражением 108

109 2 2 h i πσhsinθi 0 πσ sinθ ρs = exp 8 I 8 λ λ, (7.44) где Ι 0 функция Бесселя первого рода нулевого порядка. Коэффициент отражения электромагнитного поля для неровностей h>h c определяется выражением Γнеровн = ρsγ. (7.45) Степень рассеяния радиоволн от препятствий больших размеров, например, крупных домов, может характеризоваться поперечником рассеяния. Поперечник рассеяния объекта (RCS) определяется как отношение плотности потока мощности рассеянного поля в направлении приемника к плотности потока мощности, падающей на рассеивающий объект, и имеет размерность м 2. Анализ основан на геометрической теории дифракции и физической оптике и может быть использован для задач расчета поля, рассеянного большими зданиями. Для городских условий используется бистатическое уравнение излучения, описывающее распространение волны в свободном пространстве и поле, рассеянное между объектами и затем переизлученное в направлении приемника. ( ) ( ) ( ) 2 ( м ) Pr дбмвт =Pt дбмвт +Gt дбизотр +20lgλ+RCS дб - 30lg(4π) 20lgdt 20lgdr, (7.46) где d t и d r расстояние от рассеивающего объекта до излучателя и приемника. Это уравнение корректно для дальней зоны излучателя и приемника Модели расчета ослабления сигнала в радиоканалах, основанные на экспериментальных данных Большинство моделей, используемых при решении задач распространения радиоволн, учитывают одновременно аналитические и экспериментальные данные. Экспериментальный подход основан на использовании графиков и аналитических выражений, описывающих данные предварительных измерений. Преимущество этого подхода состоит в учете большинства факторов, влияющих на распространение радиоволн. Иногда в задачах мобильной связи используются классические модели радиолиний, которые позволяют моделировать в крупном масштабе линии связи. Например, двухлучевая модель позволила предсказать 109

110 работоспособность сотовых систем до их появления. Ниже представлены некоторые модели радиолиний. Как теоретические, так и экспериментальные исследования подтвердили, что принимаемая мощность изменяется по логарифмическому закону. Этот закон выполняется как для радиолиний вне зданий, так и внутри их. Средние крупномасштабные потери при произвольном расстоянии излучатель - приемник описываются выражением или в логарифмическом масштабе L(d) ( ) d n d 0 L = L(d ) + 10n lg (7.47) 0 d, дб, (7.48) 0 где n показатель степени, который показывает, с какой скоростью возрастают потери передачи от расстояния; d 0 расстояние от излучателя до границы отсчета, d расстояние между излучателем и приемником. Черта в (7.47), (7.48) означает среднее из возможных значений потерь для данного расстояния d. На диаграмме в логарифмическом масштабе график ослабления описывается наклонной прямой с коэффициентом наклона 10. n дб на декаду. Показатель n зависит от конкретных параметров среды распространения. d Показатель n ослабления поля для различных условий распространения радиоволн Таблица 7.1 Среда Показатель n Свободное пространство 2 Сотовая связь в городе Сотовая связь в городе в тени 3-5 В зданиях при прямой видимости Препятствия, загромождения в зданиях 4-6 Важно правильно выбрать подходящее расстояние d 0 для исследования условий распространения. В сотовой связи с большими зонами действия обычно используется расстояние 1 км, в микросотовых системах много меньше 100 м. Это расстояние должно соответствовать дальней зоне антенны для исключения эффектов ближнего поля. Эталонное значение ослабления рассчитывается с помощью формулы распространения в свободном пространстве (7.4) или через поля, измеренные на расстоянии d

111 Уравнение (7.48) не учитывает того, что параметры среды могут быстро изменяться между измерениями. Измерения показали, что величина ослабления мощности в радиоканале описывается нормально-логарифмическим (равномерным в дб) законом: d L(d) = L(d) + Xσ = L(d 0) + 10n lg + Xσ, дб, (7.49a) d0 и Pr (d) = Pt (d) - L(d), дб, (7.49б) где x σ случайная величина c нормально-логарифмическим законом распределения со стандартной девиацией σ, дб. Данные формулы могут быть использованы для расчета поля в реальных системах связи при наличии случайных ослабляющих сигнал факторов. На практике величины n и σ обычно определяются из экспериментальных исследований (рис. 7.12). Поскольку значение PL(d) случайная величина с нормальным распределением по шкале дб от расстояния d, также случайно распределена и функция P r (d). Для определения вероятности того, что принятый сигнал будет выше (или ниже) особого уровня, может быть использована функция Q: 2 z 1 - Q(x) = e 2 dz, (7.50а) 2π x где выполняется условие Q(x) = 1- Q(-x). (7.50б) Вероятность того, что принятый сигнал будет выше некоторой заданной величины γ, может быть вычислена из накопительной функции плотности как γ Pr (d) P[Pr (d) > γ] = Q. (7.51) σ Аналогично вероятность того, что принятая мощность будет меньше γ: Pr (d) - γ P[Pr (d) < γ] = Q (7.52) σ 111

112 Рис Экспериментальные данные, иллюстрирующие ослабление радиоволн в условиях города (приведены данные измерений ослабления мощности радиоканалов для 6 городов Германии, из этих экспериментальных данных определены параметры n=2.7, σ=11.8 дб) Упражнение 9 Проведено 4 измерения принимаемой мощности на расстоянии 100, 200 м, 1 и 3 км от излучателя. Измерения показали уровень принимаемой мощности 0, -20, -35 и -70 дб. Было предположено, что ослабление на радиолинии подчиняется нормальному логарифмическому закону. Дальность границы отсчета d 0 = 100 м. Найти минимальную квадратичную ошибку для показателя ослабления n. Вычислить квадратичное отклонение от среднего значения. Используя принятую модель, вычислить мощность на расстоянии 2 км. Предсказать вероятность того, что принятый сигнал будет на расстоянии 2 км иметь уровень больше - 70 дбмвт. 112

113 Радиолинии в мобильной связи часто проходят по неровным местностям. В этом случае следует учитывать реальный профиль трассы. Трасса может изменяться от гладкой до сильно пересеченной местности. Также следует учесть наличие зданий, деревьев и других препятствий при связи в условиях города. Негладкие трассы рассчитываются разными методами. Существующие методы расчета поля в реальных условиях связи сильно отличаются по подходу, сложности и точности. Большинство основано на использовании экспериментальных данных для обслуживаемого района. Ниже описаны некоторые методы. Метод Okumura Этот метод является одним из широко используемых методов для расчета радиолиний в условиях города. Он пригоден для частот МГц (хотя может быть экстраполирован до 3000 МГц) и расстояний от 1 до 100 км. Данный метод может быть использован, если эффективная высота подвеса базовой антенны составляет от 30 до 1000 м. Okumura предложил сетку кривых для расчета среднего ослабления относительно ослабления в свободном пространстве A mu в условиях города с квазигладким профилем с изотропной передающей антенной, поднятой на эффективную высоту h te = 200 м и мобильной антенной высотой h re = 3 м. Графики получены в результате многих измерений с ненаправленными антеннами базовой станции и мобильного приемника и представлены в виде графика для диапазона частот МГц как функция дальности от 1 до 100 км. Для определения уровня ослабления сигнала в радиолинии рассчитывается ослабление поля в свободном пространстве, затем по кривым графика (рис.7.13) определяется величина A ma (f,d) и добавляются к ослаблению в свободном пространстве с корректирующей поправкой, зависящей от степени неровности профиля трассы: L = L + A (f,d) G(h ) G(h ) G, дб, (7.53) 50 F ma te re AREA где L 50 средняя величина потерь; L F потери в свободном пространстве (7.4); A ma усредненное дополнительное ослабление, обусловленное влиянием земной поверхности, G(h te ) эффективное усиление передающей антенны; G(h re ) эффективное усиление приемной антенны; G AREA поправочный коэффициент из графика на рис

114 A(f,d), дб d, км f c, МГц Рис Частотная зависимость усредненного ослабления сигнала по отношению к свободному пространству для квазигладкого профиля трассы Рис Поправочный коэффициент, обусловленный профилем радиотрассы 114

115 Кроме того, Okumura нашел, что величина G(h te ) изменяется по закону 20 дб/декада, а G(h re ) для высот менее 3 м - 10 дб/декада: h G = te (h te ) 20lg, м > h te > 10 м; (7.54а) G = hre (hre ) 10 lg, 3 h re < 3 м; (7.54б) G = hre (hre ) 20 lg, 3 10 м > h re >3 м. (7.54в) Модель Okumura полностью построена на экспериментальных данных. Графики, полученные Okumura, можно экстраполировать. Модель Okumura наиболее простая и достаточно точная для расчета потерь в сотовых системах связи и мобильной связи. Она является стандартом при расчете сот для мобильной связи в Японии. Главный недостаток модели - работа с графиками и невозможность полноценно учесть быстроизменяющиеся условия в профиле трассы. В основном рассмотренный метод используется для расчета радиолиний в урбанизированных и сверхурбанизированных районах. Разница расчетных и экспериментально измеренных напряженностей поля обычно не превышает дб. Упражнение 10 Найти средние потери с использованием метода Okumura для разноса передающей и приемной антенн 50 км, если высота подвеса передающей антенны h te =100 м, приемной - h re =10 м, а связь ведется в условиях города. Базовая станция излучает эффективную мощность 1 квт на частоте несущей 900 МГц. Найти принятую мощность, если коэффициент усиления приемной антенны G r = 1. Hata обработал экспериментальные данные Okumura для частот МГц и предложил рассчитывать потери распространения в условиях города по стандартной формуле с учетом корректирующих уравнений для иных условий. Стандартная формула для расчета средних потерь мощности в условиях города: L50(город)=69,55+26,16lgfc-13,82lghte-a( hre)+ +(44,9-6,55lg h te )lgd, дб, (7.55) 115

116 где f c частота от 150 до 1500 МГц; h te эффективная высота базовой антенны (от 30 до 200 м); h re эффективная высота мобильной антенны (от 1 до 10 м); d расстояние от передатчика до приемника, км; a(h re ) корректирующий фактор для эффективной высоты мобильной антенны, который является функцией величины зоны обслуживания. Для небольших и среднего размера населенных пунктов: a( h )=(1,10lgf -0,7) h -(1,56lgf -0,8). (7.56) Для крупных городов: re re c re c ( ) 2 a( h )=8,29 lg1,54h -1,1, дб, для f c <300 МГц; (7.57a) re re ( ) 2 a( h )=3,2 lg11,75h -4,97, дб, для f c >300 МГц. (7.57б) re В сверхурбанизированных районах стандартная (основная) формула Hata (55) модифицируется следующим образом: а для открытых районов: L f c = L (город)-2 lg -5,4 28, дб, (7.58) [ ( )] ( ) L = L (город)-4,78 lg f -18,33lg f -40,98, дб. (7.59) c c Хотя формулы Hata не позволяют учесть все специфические поправки, которые доступны в методе Okumura, они имеют существенное практическое значение. Расчеты по формулам Hata хорошо совпадают с данными модели Okumura для дальностей, больших 1 км. Европейская ассоциация EVRO-COST предложила новую версию метода Hata, верную для частот до 2 ГГц. Стандартная формула для расчета средних потерь мощности в условиях города записывается следующим образом: L50 (город )=46,3+33,9lg fc-13,82lg hte-a( hre)+ +(44,9-6,55lg hte)lgd+gm 2, (7.60) где a(h re ) определяется формулами (7.56) и (7.57); G m = 0 дб для городов средних и крупных размеров; G m = 3 дб для столиц. Допустимые границы параметров в (7.60): f c МГц; h te м; 116

117 h re м; d км. Использование записанных выше выражений позволяет рассчитывать различные радиоканалы в системах связи с учетом конкретных условий распространения волн. Выбор конкретной модели, описывающей распространение радиоволн, существенно зависит от частоты несущей, высоты подвеса передающей и приемной антенн, окружающего пространства. 8. ТЕХНИКА МНОГОСТАНЦИОННОГО ДОСТУПА 8.1. Методы организации связи Многостанционный доступ это возможность одновременной работы нескольких абонентов в одной полосе радиоспектра. Число пользователей, которые могут занимать выделенный частотный канал параметр, определяющий спектральной эффективностью системы связи. Например, в стандарте GSM при полосе канала 200 кгц и числе рабочих временных интервалов равном 8 спектральная эффективность 200 кгц f эф= =25кГц. 8 Емкость сети может быть ограничена как влиянием мобильных станций на базовые, так и влиянием базовых станций на мобильные. Рассмотрим сеть сотовой связи с коэффициентом повторения частот 7. Пусть D расстояние между двумя одноканальными сотами, R - радиус соты (рис.8.1). Минимальное значение D Q= R (8.1) определяет коэффициент вторичного использования ячейки, при котором взаимное влияние сот будет не больше заданного значения. Уровень сигнала в месте расположения мобильной станции, удаленной на расстояние D 0 от базовой станции, в соответствии с разделом 7 -n S=D 0 0, (8.2) где n 0 показатель ослабления сигнала, зависящий от условий распространения радиоволн. 117

118 F2 F3 F7 F1 D 0 R F4 F6 F5 F6 F5 F2 D F3 F2 F3 F7 F1 F4 F7 F1 F4 F6 F5 Рис Расположение базовых антенн, работающих на одинаковых частотах Число работающих станций зависит от соотношения сигнал/шум. Если пренебречь влиянием внешних источников шума и рассматривать только собственные помехи системы, то для мобильных станций основную помеху создают базовые станции, работающие на одинаковых частотах. Соотношение сигнал/шум в этом случае может быть рассчитано следующим образом -n0 PS S D0 = =, M PN N0 -n k Dk где D k расстояние от мобильной станции до мешающих базовых станций; n показатель ослабления сигнала на пути от помеховых станций. k Если число ближайших помеховых станций равно 6, как на рис. 8.1, и, полагая, что показатель ослабления сигнала для обслуживающей мобильную станцию и мешающих станций одинаков ( n=n=n), получим k=1 0 k -n S 0 = = -n N 0 P S D P N 6D, где сделано предположение, что расстояния от мобильной станции до мешающих базовых станций примерно одинаковы. Это видно из рис

119 Мобильная станция примет наименьший сигнал, находясь на краю соты, то есть при D=R 0. Даже на краю соты отношение сигнал/шум должно быть не меньше определяемого техническими параметрами значения чувствительности P S S или в англоязычной литературе PN N min 0 min -n 1 R S і. (8.3) 6 D N0 min С учетом (8.1) для граничной ситуации получим S Q= 6. (8.4) N 0 min Радиоемкость ячейки определяется выражением (4.2) Bt m=, (8.5) BN где B t общая полоса частот системы сотовой связи; B c полоса частот одного канала; N число сот в кластере. Для гексагональной структуры ячеек коэффициент повторного использования ячейки D Q= = 3N. (8.6) R Этот параметр определяет спектральную эффективность ячейки. Малое значение величины Q обеспечивает большую емкость ячейки, так как N уменьшается (8.3). С другой стороны увеличение Q улучшает качество передачи в связи с тем, что уровень мешающих интерференционных помех базовых станций становится меньше. При построении сети нужно найти разумный компромисс между двумя этими факторами. В табл. 8.1 приведены значения коэффициента повторного использования ячейки для различного числа ячеек в кластере при гексагональной структуре ячеек. Таблица 8.1 Зависимость коэффициента вторичного использования ячейки от числа сот в кластере c 1/n Размер кластера, N Параметр Q , ,24 119

120 Упражнение 11 Для нормальной работы прямого канала системы сотовой связи уровень интерференционного сигнала мешающих станций должен быть 15 дб. Каким должен быть коэффициент вторичного использования ячейки для максимальной ее емкости, если коэффициент ослабления сигнала равен а) n = 4, б) n = 3. Считать, что все мешающие станции находятся примерно на равном удалении их число равно 6. Использовать удобную аппроксимацию. Одновременная работа радиостанции в режиме передачи и приема называется дуплексом. Дуплекс может быть частотным (FDD) и временным (TDD) (рис. 8.2). Прямой канал Частотный зазор Обратный канал Частота Обратный канал Временной зазор Прямой канал Рис.8.2. Частотный и временной дуплексный разнос Время При FDD в каждой станции имеется устройство суммирования частотных каналов диплексер для одновременной работы на одну антенну. При TDD интервалы передачи и приема разнесены во времени, передача и прием идут на одной или на разных частотах. В настоящее время используется три метода многостанционного доступа: частотное разделение каналов (FDMA), временное разделение каналов (TDMA) и кодовое разделение каналов (CDMA). Узкополосные системы Излучаемая полоса частот соизмерима с полосой канала. Если каждый пользователь занимает малую часть спектра, а число каналов большое это узкополосная система. При этом зазор между частотами передачи и приема делают максимально большим с целью снижения взаимных помех в радиоканалах. 120

121 Этот зазор ограничен частотными возможностями диплексера и антенны. Данный способ организации связи называется FDMA/ FDD. В узкополосной TDMA системе каждый пользователь использует лишь свой временной интервал. Передача и прием идут на одной частоте. Данный способ организации связи называется TDMA / TDD. Широкополосные системы Излучаемый спектр шире полосы канала. В этом случае существенно меньше сказывается затухание части спектра при многолучевом распространении радиоволн. Несколько абонентов работают на перекрывающихся частотах. В TDMA способе организации связи излучение на разных частотах разнесено во времени. В системе с кодовым разделением каналов (CDMA) в одной полосе частот работает несколько абонентов. Дуплексный разнос при этом может быть как частотным, так и временным. Таблица 8.1 Способ организации многостанционного доступа и дуплекса Система сотовой связи AMPS GSM USDC JDC DECT CDMA (IS-95) CT2 Способ многостанционного доступа FDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD TDMA/FDD FDMA/TDD CDMA/FDD FDMA/TDD 8.2. Системы многостанционного доступа с частотным разделением каналов FDMA Код Ch 1 Ch 2 Ch N Частота Время Рис.8.3. Разделение каналов в FDMA системах 121

122 Каждому пользователю отведен свой частотный какал. Полоса частот в пределах 30 кгц. Данная система организации связи относится к узкополосным системам. Время передачи символа больше среднего времени задержки прохождения сигнала в радиоканале, поэтому межсимвольные искажения малы и не требуется дополнительная коррекция данных. Сложность сетей меньше, чем TDMA и CDMA. Так как FDMA работает непрерывно, требуется меньшее число бит для синхронизации и включения. Используются полосовые фильтры для суммирования и разделения сигналов, что удорожает аппаратуру связи. Передатчик и приемник работают одновременно, требуются диплексеры, что еще более удорожает аппаратуру базовых и мобильных станций. Наблюдаются нелинейные эффекты интермодуляционные искажения. Комбинационные частоты расширяют спектр, вызывают помехи и ухудшают связь. Интермодуляционные частоты можно найти с использованием следующих формул: для n =0, 1, 2,. (2n+1)f1-2nf 2, (2n+2)f1-(2n+1)f 2, (2n+1)f2-2nf 1, (2n+2)f -(2n+1)f,. 2 1 Упражнение 12 Найти интермодуляционные частоты передатчика базовой станции, если он излучает две несущих: 1930 и 1932 МГц и работает в режиме с отсечкой. Найти интермодуляционные частоты, попавшие в канал связи, если его ширина лежит в полосе МГц. Число каналов, которые могут работать одновременно, рассчитывается по формуле B-2B t m= g, (8.7) Bc где B t ширина полного спектра; B полоса частот защитного интервала; g B полоса частот одного канала. c 122

123 Упражнение 13 Ширина полного спектра системы связи составляет 12,5 МГц. Защитный частотный интервал 10 кгц. Полоса частот одного канала равна 30 кгц. Определить число доступных каналов 8.3. Системы многостанционного доступа с временным разделением каналов TDMA Временные интервалы slots Код Ch N Ch 1 Частота Время Рис Разделение каналов в TDMA системах связи Абонент работает в циклически повторяющихся временных интервалах. Данные передаются прерывисто. Должны использоваться цифровые данные и цифровая модуляция. Передача и прием данных для группы абонентов, разнесенных во времени, проводится циклично. Этот временной интервал называется кадр (frame). Структура кадра системы с временным разделением каналов показана на рис На одной несущей в TDMA может работать несколько пользователей в не перекрывающихся интервалах времени. Число временных интервалов пользователей в кадре зависит от вида модуляции и доступной полосы частот. При прерывистой передаче данных достигается экономия источника питания. Если прием и передача данных проводятся в разные временные интервалы, диплексеры не нужны. Требуется качественная синхронизация, поэтому заголовки в рабочих временных интервалах больше, чем в FDMA. Эффективность ТDMA отношение передаваемой информации пользователя ко всей передаваемой информации, включая служебную. Рассчитывается для 123

124 кадра. С учетом того, что часть битов занята кодированием, результирующая эффективность снижается. Преамбула Информационное сообщение Концевые биты Временной интервал 1-го абонента Временной интервал 2-го абонента Временной интервал N-го абонента Буферные биты Биты синхронизации Информационное сообщение Защитные биты Рис.8.5.Структура кадра системы с временным разделением каналов b o=b f+ntb p+ntb c+ntb t+ntb g+b fg, (8.8) число рабочих временных интервалов (slots) в кадре (frame) трафи- где ка; Число битов, не являющихся информационными N t b f число битов заголовка и синхронизации кадра; b число битов преамбулы в каждом рабочем временном интервале p (slot); b c число битов тестирования канала; b t число концевых битов; b число битов, эквивалентных защитному интервалу слота; g b число битов, эквивалентных времени защитного интервала кадра. fg Общее число битов в кадре где T f длительность кадра; b =T R, (8.9) T f R канальное битовое отношение (скорость передачи). Эффективность TDMA кадра b 0 η f =1- Ч100% bt. (8.10) 124

125 Число каналов в TDMA системе N B -2B m= B ( ) S t tg C, (8.11) где N S число рабочих временных интервалов (slots) в кадре (frame); B t полоса частот одного радиоканала; B полоса частот защитного интервала для системы; tg B полоса частот одного радиоканала. c Упражнение 14 В стандарте GSM используется многостанционный доступ FDMA/FDD. Полоса частот прямого канала 25 МГц. Он поделен на радиоканалы по 200 кгц. Сколько абонентов одновременно могут пользоваться телефоном, если задействовано 8 речевых каналов в каждом радиоканале? Защитным частотным интервалом пренебречь. Упражнение 15 В стандарте GSM кадр состоит из 8 рабочих временных интервалов, каждый из которых соответствует 156,25 битам. Данные в канале передаются со скоростью 270,833 кб/с. Найти: а) время передачи одного бита б) длительность одного рабочего интервала в) время передачи одного кадра г) Определить время между двумя соседними включениями передатчика пользователя Упражнение 16 В стандарте GSM один рабочий временной интервал состоит из 6 концевых битов, 26 битов обучающей последовательности, 2 контрольных битов, двух последовательностей по 57 информационных битов и 8,25 бита защитного временного интервала. Определить TDMA эффективность кадра. 125

126 8.4. Системы многостанционного доступа с расширенным частотным спектром Передача ведется в спектре, ширина которого существенно больше необходимой для передачи информации. Если сигнал передается в широкой полосе частот, то увеличивается надежность работы радиоканала в условиях узкополосных помех и уменьшения уровня сигнала при противофазном суммировании прямого и отраженного лучей. Расширение спектра выполняется с помощью быстрой смены частоты (частота меняется несколько раз за время передачи одного символа) и использования псевдослучайных последовательностей. Первый способ называется FHMA (frequency hopped multiple access), второй CDMA (code division multiple access) Системы многостанционного доступа с быстро меняющейся частотой FHMA Частота меняется по псевдослучайному закону. Все частотные интервалы должны быть заняты с равной вероятностью. В приемнике генерируется аналогичная псевдослучайная последовательность смены частот. Обеспечивается высокая скрытность передачи Системы многостанционного доступа с кодовым разделением каналов CDMA Код Ch N Ch 2 Ch 1 Частота Время Рис Разделение каналов в CDMA системах связи Узкополосное сообщение перемножается с широкополосным сигналом. Этот сигнал получается перемножением несущей на псевдослучайную последовательность (ПСП). Все используемые для организации радиоканалов псевдослучайные последовательности ортогональны. Все пользователи работают 126

127 одновременно и в одной полосе частот. Приемник выполняет корреляционную обработку сигнала только с нужным кодом (ПСП). Для организации дуплекса используется как временной (TDD), так и частотный (FDD) разнос. При увеличении числа пользователей растет уровень шума. Число пользователей зависит от уровня шума и имеет «мягкий» предел. Наибольшее влияние на работоспособность радиоканалов оказывают базовые и мобильные станции, работающие в одной полосе частот и имеющие широкий спектр излучаемого сигнала. Для того чтобы в соте число пользователей было максимальным, необходимо, чтобы уровень сигнала, приходящий к антенне базовой станции был одинаков и на уровне чувствительности приемника. Определим число пользователей в соте. Пусть уровень си гнала мобильной станции, приходящей к антенне базовой станции равен S. Если в соте активны m пользователей, то уровень помехового излучения пропорциона лен (m-1)s. Соотношение сигнал/шум PS S P (m-1)s. (8.12) N В цифровых системах уровень сигнала S=E R, (8.13) b где E b энергия одного бита; R скорость передачи бит/с. Уровень шума P N=N0W, (8.14) где N 0 спектральная плотность шума, Вт/Гц; W полоса рабочих частот, Гц. Соотношение сигнал/шум PS S S/R W/R = = = P N (m-1)s/w (m-1). (8.15) N 0 Здесь не учтены внешние шумы. С учетом внешних помех P =(N-1)S+P. (8.16) N внеш помех Тогда P S S/R W/R -1)S/W (m-1)+p /S. (8.17) S = = = PN N 0 (m внеш помех 127

128 Емкость сети W/R P m=1+ - S N 0 внеш помех S. (8.18) Требуемое отношение S N 0 задается техническими параметрами системы связи. Число пользователей в соте можно увеличить за счет применения направ- секторов. На рис. отмечены активные пользователи сети, причем зеле- ленных (секторных) антенн. В этом случае уровень помехового излучения мобильных станций в соте уменьшается в число раз, равное количеству формируемыным цветов те из них, уровень излучение которых в рассмотренном секторе за счет направленной антенны резко снижен. В этом случае при расчете числа поль зователей используется приведенной значение сигнал/шум S ' = S N0 N0n, (8.19) где n число секторов в соте. Например, если используются антенны с шириной главного лепестка (рис. 8.7), то есть формируются три сектора, приведенное значение сигнал/шум при примерно равномерном распределении пользователей в соте снижается в три раза. Рис Эффективность применения секторных антенн 128

129 Еще одним способом снижения помехового излучения является применение детектора активности речи. В этом случае передатчик станции работает только тогда, когда абонент говорит. Степень снижения помехового излучения определяется параметром α. Уровень помехового излучения с учетом применения детектора активности речи P N =(N-1)Sα. (8.20) Число пользователей в секторе соты при применении секторных антенн и детектора активности речи без учета внешних помех 1 W/R m=1+ S. (8.21) α ' S N0 Если параметр α = 3/8, и используются 120-градусные антенны, число пользователей увеличивается в 8 раз Сравнение сетей сотовой связи между собой Технические характеристики сетей сотовой связи могут существенно отличаться друг от друга по полосе рабочих частот, требуемому соотношению сигнал/шум, способу формирования информационного сигнала. Сети могут быть как аналоговыми, так и цифровыми. В этих условиях важно сравнивать возможности сетей, например, по достижимой емкости или эффективной скорости передачи данных. где Для сравнения сетей связи вводится эквивалентное значение сигнал/шум PS PS B C =, (8.22) PN экв PN B min C PS требуемое соотношение сигнал/шум для данной системы; PN min B c полоса рабочих частот данной системы; B полоса рабочих частот системы, с которой проводится сравнение. c Минимальное эквивалентное соотношение сигнал/шум имеет система связи б), следовательно, она будет иметь максимальную емкость. В случае сравнения параметров цифровых систем связи формула (8.22) должна модифицироваться следующим образом. PS EcRc =, (8.23) P N N 0 где E c энергия одного бита; R число битов в канале (канальное соотношение). c 2 129

130 Тогда P E R Так как число закодированных бит частот, то отношение S c c 2 PN N0 Bc = = P ' S ER Bc c c P N экв N 0 (8.24) R пропорционально полосе рабочих Ec B c = E ў (8.25) B c c если уровень помех для обеих систем одинаков. Таким образом, если энергию одного канального бита увеличить в 8 раз, эквивалентная полоса рабочих частот уменьшится только в 2 раза. Записанные выше выражения позволяют сравнивать характеристики аналоговых и цифровых систем связи. c 3 Упражнение 17 Имеется 4 стандарта сотовой связи с полосой рабочих частот минимально допустимым значением соотношения сигнал/шум а) B c =30 кгц, б) B c =25 кгц, в) B c =12,5 кгц, г) B c =6,25 кгц, PS PN PS PS PN PS PN min P N min =18 дб; min min =14 дб; =12 дб; =9 дб; P P S N Bc min : и Упражнение 18 Сравнить спектральную эффективность систем связи FDMA и TDMA, если в системе с частотным разделением каналов полоса рабочих частот канала равна 10 кгц и таких каналов 3. Скорость передачи каждого канала 10 кб/с. Система TDMA имеет полосу рабочих частот 30 кгц и имеет скорость передачи 30 кб/с. Каждый кадр состоит из 3 рабочих интервалов. 130

131 9. СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОЙ СВЯЗИ 9.1. Организация связи Спутниковые системы связи позволяют обеспечить связи и обмен данными практически из любой точки земного шара. Непременным атрибутом таких систем является группировка спутников связи. Траектории движения спутников называется орбитой. По форме орбиты спутников связи бывают круговые и эллиптические. Любая орбита характеризуется такими параметрами, как форма, наклонение, период обращения, высота и т.п. По высоте орбиты над поверхностью Земли орбиты делятся на низкие (до 1500 км), средние ( км) и геостационарные (примерно км). Орбиты выбираются с учетом наличия у Земли радиационных поясов. Имеются еще и вытянутые эллиптические орбиты. По периодичности обращения орбиты делятся на синхронные, когда спутник постоянно пролетает над одними и теми же местами земной поверхности, и несинхронные. Структура спутниковых систем связи показана на рис Спутники Центр управления Шлюз Рис Структура системы спутниковой связи Основными элементами систем спутниковой связи являются группировка спутников, центр управления связью, центр управления положением спутников, шлюзы (антенны стыковки систем наземной связи и передачи данных со скоростными каналами спутников). В качестве абонентских устройств выступают телефонные аппараты, пейджеры спутниковой связи, другие устройства. 131

132 Имеется два канала связи: информационный (оплачиваемый), по которому передаются информационные сообщения, данные, ведутся телефонные разговоры и т.п., и маркерный, например, для передачи информации о рабочих частотах, времени работы абонента до ухода спутника и др. При движении спутника по орбите перемещается и его зона обслуживания (кроме геостационарных спутников). Маркерные сигналы передаются наземной станции, и оповещают ее о попадании в зону обслуживания. В зависимости от места расположения абонентов связь может быть организована следующим образом. Если оба абонента находятся в зоне обслуживания одного спутника, то он выполняет функции ретранслятора (рис. 9.2). Если абоненты находятся в разных зонах и обслуживаются разными спутниками, то передачу информации можно осуществить через сами спутники, используя высоконаправленные антенны и сверхвысокую частоту (рис. 9.3). Подобным образом организована связь спутников системы Iridium. Каждый спутник связан с четырьмя ближайшими, двумя, летящими по той же орбите, и со спутниками, летящими по параллельным орбитам. Рис Обслуживание абонентов, находящихся в одной зоне Можно для передачи информации использовать высоконаправленные наземные антенны шлюзы, связанные между собой, например, оптоволоконными линиями (рис. 9.4). Так организована связь спутников в системе связи GlobalStar. 132

133 Рис Организация связи между спутниками Рис Использование шлюзов Спутниковые системы связи обеспечивают передачу коротких пакетов с уплотнением, выделенные каналы для передачи данных большого объема, радиотелефонные каналы в режиме с уплотнением Низкоорбитальная система связи Iridium Концепцию системы Iridium предложили инженеры компании Motorola Рэй Леопольд, Кен Петерсон и Бэри Бертайгер. Система Iridium предоставляет следующие услуги: голосовую связь, передачу факсимильных сообщений и компьютерных данных. В отличие от наземных сетей связи, спутниковая система отслеживает местоположение телефона, обеспечивая, таким образом, прохождение сигнала до абонента вне зависимости от его местонахождения. Иными словами, вы можете позвонить абоненту системы Iridium, не зная, где именно он находится. Телефоны Iridium обеспечи- 133

134 вают высококачественное соединение для голосовой связи и предполагают интерфейсное соединение с ноутбуками, электронными органайзерами и другим телекоммуникационным оборудованием. Относительно короткое расстояние до спутника уменьшило задержку сигнала и улучшило качество разговора. Система Iridium обеспечивает 100% глобальное покрытие всей территории земного шара. Iridium управляет группировкой из 66 основных и 6 запасных спутников, расположенных в 6-ти орбитальных плоскостях с углом наклона 86,4 градуса. По каждой орбите движется 11 спутников. Период обращения составляет 100 минут 28 секунд, высота орбиты 780 км. Каждый спутник покрывает зону шириной в 4000 км. Наземные станции сопряжения связаны одновременно как минимум с двумя спутниками из группировки. Общие характеристики: Вес спутника 700 кг). Зональные лучи 48 на каждом спутнике. Эффективная излучаемая мощность канала 16 ДбВт. Срок службы 5 8 лет. Используемые частоты: телефон Iridium спутник ,5 МГц спутник телефон Iridium ,5 МГц спутник спутник 23,18 23,38 ГГц спутник наземная станция сопряжения 19,4 19,6 ГГц наземная станция сопряжения спутник 29,1 29,3 ГГц На поверхности Земли с помощью активной фазированной решетки каждый спутник формирует 48 сот диаметром примерно 640 км. В радиоканале спутник спутник в каждой из 8 частотных полос обеспечивается скорость 25 Мбит/с. Это соответствует в каждой полосе 600 телефонным каналам без сжатия или 1300 каналам с сжатием с коэффициентом 2,2:1. Телефонные аппараты, используемые в настоящее сремя достаточно компактны. Например, телефонный аппарат Iridium Motorola 9505 имеет вес Вес: 375 г, габариты: 15,8 см х 6.2 см х 5.9 см (рис.9.6). Излучаемая мощность: 0.57 Вт. 134

135 Рис Спутник Iridium Рис Телефонный аппарат Iridium Motorola Низкоорбитальная система связи GlobalStar GlobalStar представляет собой консорциум из международных телекоммуникационных компаний, основанный в 1991 году. Система GlobalStar разработана для предоставления высококачественных спутниковых услуг для широкого круга пользователей. Они включают в себя голосовую связь, службу коротких сообщений, роуминг, позиционирование, факсимильную связь и передачу данных. Система GlobalStar предназначена для пользователей сотовых сетей, находящихся за пределами покрытия домашней сети, людей, работающих в удаленных районах, где наземная связь полностью отсутствует, жителей населенных пунктов с ограниченной емкостью телекоммуникационных сетей для удовлетворения потребности в телефонии. К дополнительным преимуществам использования низкоорбитальных спутников в системе GlobalStar относится незаметная задержка сигнала и легкие малогабаритные телефоны-трубки изготовленные по принципу "все в одном". Каждый спутник с помощью активной фазированной антенной решетки формирует на поверхности Земли 19 сотовый кластер диаметром около 6000 км. Для разделения каналов используется технология CDMA. Каждый спутник связан с ближайшей к нему наземной станцией сопряжения шлюзом. Назем- ная станция сопряжения авторизует сигнал и маршрутизирует его по наземным сетям до вызываемого абонента. Космический сегмент представляет собой группировку из 48 основных и 4 запасных спутников, весом около 450 кг, находящихся на круговых орбитах на высоте 1414 км. Спутники первого поколения, которые эксплуатируются в настоящее время, рассчитаны на работу в течение 7,5 лет и более. Спутники содержат бортовые ретрансляторы без обработки сигналов на борту, что обеспечивает их малые габариты и вес, высокую надежность, длительный срок функ- 135

136 ционирования и более низкую стоимость по сравнению со спутниками других систем. Зона покрытия системы связи GlobalStar показана на рис Рис Зона покрытия системы связи GlobalStar Стоимость услуг спутниковой связи невысока и сравнима со стоимостью услуг сотовой связи при роуминге (от $0,79 без НДС) Геостационарная система связи INMARSAT Созданная в 1979 году с целью удовлетворения потребностей в спутниковой связи на морских судах и безопасности мореплавания, система INMARSAT в настоящее время управляет глобальной спутниковой группировкой, которая предоставляет услуги голосовой, факсимильной, телексной и мультимедийной связи для пользователей, находящихся в движении и в районах с отсутствием традиционных видов связи. Спутники, Центр эксплуатации сети и Центр управления спутниками принадлежат Организации INMARSAT; земные станции членам Организации INMARSAT владельцами подвижных станций (терминалов) могут быть любые юридические или физические лица. Спутники системы INMARSAT покрывают около 98% земной поверхности. Гарантированная связь обеспечивается в среднем от 75 ю. ш. до 75 с. ш. 136

137 Рис Зона обслуживания системы связи INMARSAT В системе INMARSAT используются геостационарные спутники, которые "неподвижно висят" над заданными точками над экватором Земли. На каждом спутнике имеются, по крайней мере, два ретранслятора, один из которых ретранслирует сообщения в направлении от Земных станций к терминалам, а второй в обратном направлении. Спутники 2-го поколения Спутники рассчитаны на 10-летний срок эксплуатации. Предпусковой вес составил 1300 кг, орбитальный вес 800 кг при 1200 Вт излучаемой мощности. Телекоммуникационное оборудование включает 2 транспондера, обеспечивающих работу на передачу (с С- на L-диапазон) и на прием (с L- на С- диапазон) при работе с наземным оборудованием на частотах 6,4/1,5 и 1,6/3,6 ГГц. Эффективная излучаемая мощность (ЭИИМ) L-диапазона составляет 39 ДбВт. Каждый спутник обеспечивает покрытие приблизительно 1/3 части Земли. В зависимости от нагрузки, полоса частот и ЭИИМ перераспределяется между судовыми, авиационными и наземными пользователями. Спутники 3-го поколения Несомненное преимущество спутников Инмарсат-3 заключается в способности концентрировать мощность в определенной зоне. Каждый спутник имеет до 7 зональных лучей и один глобальный. Количество задействованных лучей 137

138 напрямую зависит от интенсивности использования связи. Помимо вышеперечисленного спутники способны использовать часть L-диапазона несоприкасающихся лучей, удваивая, таким образом, пропускную способность спутника. Предстартовый вес каждого спутника составил 2066 кг. ЭИИМ каждого спутника составляет 48 ДбВт, где ЭИИМ (эффективная изотропная излучаемая мощность) означает, какую энергию может сконцентрировать спутник в обслуживаемой области. 10. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ А В системах сотовой связи на человека воздействуют два источника излучения электромагнитных волн: антенны базовых станций и антенна собственного радиотелефона. Мощность излучения антенн базовых обычно не превышает 50 Вт. При этом используются направленные антенн, формируя достаточно узкий луч в угломестном направлении. В азимутальной плоскости угол зависит от того, какая антенна секторная или ненаправленная применяется. Зная излучаемую мощность и коэффициент усиления антенны (обычно порядка 10 дб), можно рассчитать плотность потока мощности в направлении максимального излучения. Если известна форма диаграммы направленности антенны, не составляет сложности определить уровень излучения в любом направлении. Антенны базовых станций не излучают постоянную мощность 24 часа в сутки, а имеют переменный график излучения определяемый загрузкой, то есть наличием владельцев сотовых телефонов в зоне обслуживания конкретной базовой станции и их желанием воспользоваться телефоном для разговора. Для станций, расположенных в различных районах города, график загрузки различ- В ночные часы загрузка базовых станций практически равна нулю, т. е. ный. станции в основном "молчат". Исследования электромагнитной обстановки на территории, прилегающей к БС, были проведены специалистами разных стран, в том числе Швеции, Венгрии и России. По результатам измерений в Москве можно констатировать, что в 100% случаев электромагнитная обстановка в помещениях зданий, на которых установлены антенны базовых станций, не отличались от фоновой в соответствующем диапазоне частот для данного района. На прилегающей территории в 91% случаев зафиксированный уровень электромагнитного поля был в 10 раз меньше ПДУ, установленного для радиотехнических объектов в Москве. Максимально зафиксированное при измерениях значение было в 2 раза меньше установленного ПДУ, это было зафиксировано вблизи здания на котором установлено сразу три станции разных стандартов. По санитарным нормам в диапазоне 300 МГц 300 ГГц плотность потока мощности в местах проживания населения не должна превышать 10 мквт/см

139 Таким образом, исходя из последних научных исследований, можно с уверенностью говорить, что базовые станции сотовой связи при правильной установке не опасны для здоровья населения. С точки зрения увеличения числа пользователей сетью связи целесообразно уменьшать размер сот. Появились микросотовые системы связи с размером ячейки несколько сотен метров. Все больше говорят о пикосотовых системах. Кроме увеличения числа абонентов эти способы формирования сот позволяют существенно уменьшить уровень излучения как со стороны базовых станций, так и со стороны радиотелефонов. Существенно ближе к пользователю находится сотовый телефон. Уровень излучения сотового телефона зависит от его стандарта. Аналоговые телефоны излучают мощность больше цифровых. Телефон стандарта GSM в момент включения излучает максимальную мощность (до 1 Вт). Однако установочный период составляет секунды. После тестирования радиоканала аппаратура базовой станции даст команду на изменение уровня излучаемой мощности в зависимости от удаленности абонента. Аппарат стандарта CDMA еще до включения передатчика оценивает уровень излучения базовой станции, рассчитывает необходимую мощность излучения и только после этого включает передатчик. Главным элементом излучения сотового телефона является его антенна. Они выполняются либо в виде штыревой антенны, либо в виде полосковой антенны. Вторая имеет некоторые преимущества с точки зрения воздействия на голову человека, так как корпус аппарата выполняет экранирующую роль. При анализе локального воздействия источника электромагнитного излучения на человека целесообразно анализировать величину удельного коэффициента поглощении SAR (от английского Specific Absorption Ratio), который учитывает не только интенсивность электрического поля Е, но и характеристики материала слоев модели. По геометрическим параметрам голова это квази-сферическое тело радиусом около 100 мм, с удельной плотностью вещества около 1000 кг/м 3. Тело имеет слоистую структуру и насчитывает шесть основных слоёв: кожный покров, жировая прослойка, костная часть, твёрдая мозговая оболочка (dura), спинно-церебральная жидкость (csf), мозг. Каждый слой характеризуется собственными основными электрофизическими характеристиками: диэлектрической проницаемостью ( ε R ) и удельной проводимостью ( σ, См/м), которые существенно зависят от используемой частоты электромагнитных волн (Табл. 10.1). 139

140 Ткань Электродинамические параметры ткани головы человека Таблица МГц 1800 МГц Радиус ρ, границы σ, σ, ε сферы r (Ом. м) -1 ε r (Ом. м) -1 г/см 3 Кожный покров 9,0 40,7 0,65 15,52 27,1 1,01 Жировая прослойка 8,9 10,0 0,17 5,91 5,33 0,92 Костная часть 8,76 20,9 0,33 6,12 7,21 1,81 Dura 8,35 40,7 0,65 15,58 27,1 1,01 CSF 8,3 79,1 2,14 30,72 57,81 1,01 Мозг 8,1 41,11 0,86 17,62 27,18 1,04 Наиболее опасной областью головы, с этой точки зрения, является прослойка цереброспинальной жидкости (SCF), обладающее высокими значениями ε и σ. R На рис приведены графики, характеризующие распределение SAR по слоям описанной выше шестислойной модели головы человека для наиболее распространенных частотных диапазонов подвижных средств связи: 450 МГц (NMT), 900 МГц (GSM) и 1800 МГц(GSM). Рис Распределение SAR по слоям модели со стороны антенны 140

Структура ТDМА кадров и формирование сигналов в стандарте GSM - Системы сотовой связи

Структура ТDМА кадров и формирование сигналов в стандарте GSM - Системы сотовой связи В результате анализа различных вариантов построения цифровых сотовых систем подвижной связи (ССПС) в стандарте GSM принят многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA). Общая структура

Подробнее

Сети связи и системы коммутации

Сети связи и системы коммутации 6.1. Возникновение и развитие сотовой А.В. Абилов Сети и системы коммутации Глава 6. Сети и системы сотовой E-mail: abilov@udm.ru Web: http://www.istu.ru/unit/prib/net/edu/teach/ 2006 А.В. Абилов, Глава

Подробнее

Беспроводные системы передачи данных. Доп. Главы компьютерных сетей чл.-корр РАН Смелянский Р.Л.

Беспроводные системы передачи данных. Доп. Главы компьютерных сетей чл.-корр РАН Смелянский Р.Л. Беспроводные системы передачи данных Доп. Главы компьютерных сетей чл.-корр РАН Смелянский Р.Л. Wireless Беспроводная СПД - спектр 2 Иерархия беспроводных широкополосных технологий 3 Сотовая радиотелефония

Подробнее

СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ СТРУКТУРА И ОРГАНИЗАЦИЯ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ кафедра «Высокочастотные средства радиосвязи и телевидения» доцент кафедры ВЧСРТ, к.т.н. С.Н. Шабунин Цели и задачи дисциплины Целью преподавания дисциплины "Структура

Подробнее

Принципы функционирования сотовой связи

Принципы функционирования сотовой связи Принципы функционирования сотовой связи Первая система радиотелефонной связи, предлагавшая услуги всем желающим, начала функционировать в 1946 г. в городе Сент-Луис (США). Радиотелефоны, применявшиеся

Подробнее

Полезная информация о сети GSM

Полезная информация о сети GSM Полезная информация о сети GSM Оглавление МТС - лидер рынка мобильной связи стандарта GSM ввосточной Европе История развития стандарта GSM Основные характеристики стандарта GSM Структура сети стандарта

Подробнее

ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ, ИНФОРМАТИКИ И СВЯЗИ

ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ, ИНФОРМАТИКИ И СВЯЗИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ИНСТИТУТ КИБЕРНЕТИКИ, ИНФОРМАТИКИ

Подробнее

Исследование GSM модуля SIM300

Исследование GSM модуля SIM300 Исследование GSM модуля SIM300 Горюшкин Руслан, 25 марта 2011г. Пара слов о стандарте GSM. GSM(Global System for Mobile Communications) один из самых распространённых стандартов мобильной связи на данный

Подробнее

б) предоставлением пользователям широкого спектра услуг за счет интеграции передачи речи и данных с возможностью шифрования (засекречивания) данных.

б) предоставлением пользователям широкого спектра услуг за счет интеграции передачи речи и данных с возможностью шифрования (засекречивания) данных. Первые проекты цифровых систем сотовой связи, которые сейчас принято относить ко второму поколению, появились в начале 90-х годов. Они отличаются от аналоговых систем двумя принципиальными отличиями [6]:

Подробнее

Назначение каналов в системе цифровой сотовой связи стандарта is-95 (cdma) и принципы их формирования

Назначение каналов в системе цифровой сотовой связи стандарта is-95 (cdma) и принципы их формирования УДК: 621.396.49 Назначение каналов в системе цифровой сотовой связи стандарта is-95 (cdma) и принципы их формирования А.А. Судаков Новизна и сложность систем сотовой связи, основанных на принципе кодового

Подробнее

Начнем с самого сложного и, пожалуй, скучного - блок-схемы сети. При описании будут использоваться принятые во всем мире англоязычные сокращения.

Начнем с самого сложного и, пожалуй, скучного - блок-схемы сети. При описании будут использоваться принятые во всем мире англоязычные сокращения. Принцип работы GSM-сетей GSM (или Global System for Mobile Communications) был разработан в 1990 году. Первый оператор GSM принял абонентов в 1991 году, к началу 1994 года сети, основанные на рассматриваемом

Подробнее

ПРАВИЛА. применения абонентских станций (абонентских радиостанций) сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM-900/1800

ПРАВИЛА. применения абонентских станций (абонентских радиостанций) сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM-900/1800 Утверждены приказом Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации от «_20» сентября 2005 г. _114 ПРАВИЛА применения абонентских станций (абонентских радиостанций) сетей подвижной

Подробнее

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского. Факультет вычислительной математики и кибернетики ННГУ

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского. Факультет вычислительной математики и кибернетики ННГУ Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Факультет вычислительной математики и кибернетики ННГУ Учебно-исследовательская лаборатория "Математические и программные технологии для

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ П Р И К А З г. Москва 21

МИНИСТЕРСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ П Р И К А З г. Москва 21 МИНИСТЕРСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ П Р И К А З 19.02.2008 г. Москва 21 Об утверждении Правил применения абонентских станций (абонентских радиостанций) сетей подвижной радиотелефонной

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского "Харьковский авиационный институт"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского Харьковский авиационный институт МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского "Харьковский авиационный институт" А.А. Зеленский, В.Ф. Солодовник СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ Часть 2 Учебное

Подробнее

GPRS (Мобильный интернет)

GPRS (Мобильный интернет) Полная мобильность подразумевает, что человеку повсеместно становятся доступны все возможности, которые он имеет на своем рабочем месте, например, скоростной доступ в интернет. GPRS (General Packet Radio

Подробнее

Часть I. Предварительная информация 33

Часть I. Предварительная информация 33 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 17 Задачи этой книги 17 Для кого предназначена книга 18 Internet-услуги для преподавателей и студентов 18 Благодарности 18 Глава 1. Введение 21 1.1. Беспроводные технологии достигают

Подробнее

Р.А. Мищеряков, В.В. Червинский Донецкий национальный технический университет

Р.А. Мищеряков, В.В. Червинский Донецкий национальный технический университет УДК 621.396 ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И РАЗРАБОТКА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ СЕТИ 3G ДЛЯ ОПЕРАТОРА МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ Р.А. Мищеряков, В.В. Червинский Донецкий национальный технический университет У статті розглядаються

Подробнее

Утверждены Приказом Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации от 02 июля 2007 г. N 75

Утверждены Приказом Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации от 02 июля 2007 г. N 75 Нормативно-правовая база отрасли «Связь». Сборник ООО «ИК Некстер» под редакцией А. Г. Богатова. Утверждены Приказом Министерства информационных технологий и связи Российской Федерации от 0 июля 007 г.

Подробнее

R TCH/F. R i. Организация передачи данных в GSM

R TCH/F. R i. Организация передачи данных в GSM Организация передачи данных в GSM R i R i n R TCH/F IWF (InterWorking Function) - функции межсетевого взаимодействия TAF (Terminal Adaptation Function) - функции терминального адаптера DTE (Data Termunal

Подробнее

Воробьев Сергей Викторович СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ СИМПЛЕКСНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ

Воробьев Сергей Викторович СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ СИМПЛЕКСНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ Воробьев Сергей Викторович СИСТЕМЫ СИГНАЛИЗАЦИИ СИМПЛЕКСНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ В статье рассматриваются наиболее известные системы избирательного вызова, применяемые в современных симплексных радиостанциях.

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ. А.В. Абилов СЕТИ СОТОВОЙ СВЯЗИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ. А.В. Абилов СЕТИ СОТОВОЙ СВЯЗИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ А.В. Абилов СЕТИ СОТОВОЙ СВЯЗИ Учебно-методическое пособие по курсу «Сети связи» Ижевск 2000 УДК 621.396.218

Подробнее

Семинар по технологиям широкополосной мобильной связи Москва, 3 5 марта Широкополосная мобильная связь от 3G до LTE-advanced

Семинар по технологиям широкополосной мобильной связи Москва, 3 5 марта Широкополосная мобильная связь от 3G до LTE-advanced Семинар по технологиям широкополосной мобильной связи Москва, 3 5 марта 2014 Широкополосная мобильная связь от 3G до LTE-advanced 1 Содержание презентации. Эволюция мобильной связи 3G как начало широкополосной

Подробнее

РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R BS *, ** Передача многоканального звука в наземных телевизионных системах B, B1, D1, G, H и I (PAL) и D, K, K1 и L (SECAM)

РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R BS *, ** Передача многоканального звука в наземных телевизионных системах B, B1, D1, G, H и I (PAL) и D, K, K1 и L (SECAM) Рек. МСЭ-R BS.707-5 РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R BS.707-5 *, ** Передача многоканального звука в наземных телевизионных системах B, B, D, G, H и I (PAL) и D, K, K и L (SECAM) (990-994-995-998-2005) Сфера применения

Подробнее

Удаленный доступ: Коммутируемый аналоговый доступ. Коммутируемый доступ через сеть ISDN. Технология ADSL, сети CATV беспроводной доступ

Удаленный доступ: Коммутируемый аналоговый доступ. Коммутируемый доступ через сеть ISDN. Технология ADSL, сети CATV беспроводной доступ Удаленный доступ: Коммутируемый аналоговый доступ. Коммутируемый доступ через сеть ISDN. Технология ADSL, сети CATV беспроводной доступ Термин удаленный доступ (remote access) часто используют в случае,

Подробнее

Виды мошенничества в сети GSM и защита от них Яковлева Надежда

Виды мошенничества в сети GSM и защита от них Яковлева Надежда Виды мошенничества в сети GSM и защита от них Яковлева Надежда 16.04.2004 Введение Бурное развитие новых телекоммуникационных технологий в 80-90-е годы связано с активным использованием достижений науки

Подробнее

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕТИ С Е М И Н А Р 2. С Е Т Е В О Е И Т Е Л Е К О М М У Н И К А Ц И О Н Н О Е О Б О Р У Д О В А Н И Е

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕТИ С Е М И Н А Р 2. С Е Т Е В О Е И Т Е Л Е К О М М У Н И К А Ц И О Н Н О Е О Б О Р У Д О В А Н И Е ИНФОРМАЦИОННЫЕ СЕТИ С Е М И Н А Р 2. С Е Т Е В О Е И Т Е Л Е К О М М У Н И К А Ц И О Н Н О Е О Б О Р У Д О В А Н И Е ЛИНИИ СВЯЗИ При описании технической системы передачи информации используются следующие

Подробнее

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОКАЗАНИЯ УСЛУГ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ ООО «К-телеком»

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОКАЗАНИЯ УСЛУГ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ ООО «К-телеком» ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ОКАЗАНИЯ УСЛУГ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ ООО «К-телеком» 1. УСЛОВИЯ ОКАЗАНИЯ УСЛУГ 1.1. Сеть подвижной радиотелефонной связи Оператора (Оператором здесь и далее по тексту документа именуется

Подробнее

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВВЕДЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИИ GSM -,, 210400 2-, 1 УДК 621.3 ББК 32.84я73 Т311 Авторы: С.Б. Макаров, Н.В. Певцов, Е.А.Попов, М.А.Сиверс Рецензенты:

Подробнее

Вебинар 1.1 ПРОВЕРЕННЫЙ ПАРТНЕР, НОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Вебинар 1.1 ПРОВЕРЕННЫЙ ПАРТНЕР, НОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Вебинар 1.1 ПРОВЕРЕННЫЙ ПАРТНЕР, НОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ История компании и её деятельность в сфере усиления сигналов связи Компания ДалСВЯЗЬ производит оборудование систем усиления сигналов мобильных сетей

Подробнее

Задание 7 на КП на тему " Радиосеть передачи данных" п (2 часть)

Задание 7 на КП на тему  Радиосеть передачи данных п (2 часть) Задание 7 на КП на тему " Радиосеть передачи данных" п. 1.4-1.5 (2 часть) leha, 5 ноября 2012г. 1.4. Построение иерархической модели разрабатываемой системы в соответствии с рекомендациями OSI. Краткий

Подробнее

Требования к кодированию

Требования к кодированию СПОСОБЫ КОДИРОВАНИЯ Требования к кодированию Минимизировать ширину спектра сигнала Обеспечить синхронизацию между передатчиком и приёмником Обеспечить устойчивость к шумам Обнаружить и устранить битовые

Подробнее

ПУТЬ РАЗВЕРТЫВАНИЯ СЕТЕЙ LTE НА ОСНОВЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПУТЬ РАЗВЕРТЫВАНИЯ СЕТЕЙ LTE НА ОСНОВЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПУТЬ РАЗВЕРТЫВАНИЯ СЕТЕЙ LTE НА ОСНОВЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ Е.А. Гузенкова Уральский государственный университет путей сообщения, г. Екатеринбург E-mail: eguzenkova@et.usurt.ru Менее чем за два последних

Подробнее

Рек. МСЭ-R BT

Рек. МСЭ-R BT Рек. МСЭ-R BT.1832 1 РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R BT.1832 Сценарии развертывания и соображения относительно планирования наземной системы обратного канала, организованного на основе стандарта цифрового телевизионного

Подробнее

Поколение 2G. Хэндовер в GSM. Лектор: старший преподаватель кафедры прикладной информатики и теории вероятностей РУДН Зарипова Эльвира Ринатовна

Поколение 2G. Хэндовер в GSM. Лектор: старший преподаватель кафедры прикладной информатики и теории вероятностей РУДН Зарипова Эльвира Ринатовна Поколение 2G. Хэндовер в GSM Лектор: старший преподаватель кафедры прикладной информатики и теории вероятностей РУДН Зарипова Эльвира Ринатовна Сетевые аспекты Um A CM CM GSM Уровень 3 MM RR RR Abis BSSMAP

Подробнее

Перейти на страницу с полной версией»

Перейти на страницу с полной версией» УДК 621.396.218 ББК 32.884.1 С15 Сакалема Домингуш Жайме С15 Подвижная радиосвязь / Под ред. профессора О. И. Шелухина. М.: Горячая линия Телеком, 2012. 512 c.: ил. ISBN 978-5-9912-0250-3. Рассмотрены

Подробнее

Источники угроз в системе GSM

Источники угроз в системе GSM Источники угроз в системе GSM Использование мобильных устройств в деловой жизни облегчает, ускоряет и оптимизирует бизнеспроцессы. При этом необходимо понимать, что чем сложнее становится устройство, тем

Подробнее

Сети GSM. Взгляд изнутри.

Сети GSM. Взгляд изнутри. Сети GSM. Взгляд изнутри. Немного истории На заре развития мобильной связи (а было это не так давно - в начале восьмидесятых) Европа покрывалась аналоговыми сетями самых разных стандартов - Скандинавия

Подробнее

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ОБНАРУЖЕНИЯ И БЛОКИРОВАНИЯ СРЕДСТВ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ, ОРГАНИЗОВАННЫХ ПО МЕТОДУ КОДОВОЙ РАЗВЕРТКИ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ОБНАРУЖЕНИЯ И БЛОКИРОВАНИЯ СРЕДСТВ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ, ОРГАНИЗОВАННЫХ ПО МЕТОДУ КОДОВОЙ РАЗВЕРТКИ УДК 004.056(075.8) Н.Ю. Игнатьева, В.С. Слободкин НГТУ, Новосибирск РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ ОБНАРУЖЕНИЯ И БЛОКИРОВАНИЯ СРЕДСТВ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ, ОРГАНИЗОВАННЫХ ПО МЕТОДУ КОДОВОЙ РАЗВЕРТКИ Введение

Подробнее

Перечисленные выше решения это серьезные и объемные теоретические вопросы, решаемые с помощью современных математических

Перечисленные выше решения это серьезные и объемные теоретические вопросы, решаемые с помощью современных математических Введение Введение Характерная черта современного мира широкое использование подвижной связи. В настоящее время в большинстве стран количество абонентов подвижной связи начинает превосходить количество

Подробнее

Радиомодем «Сократ» Руководство по эксплуатации

Радиомодем «Сократ» Руководство по эксплуатации Радиомодем «Сократ» 1 Описание радиомодема Радиомодем «Сократ» относится к классу узкополосных радиомодемов и рассчитан на передачу данных через радиоканал на расстояния в несколько десятков километров

Подробнее

Эссе по курсу «Защита информации» на тему «Безопасность технологии GPRS» студента 116 группы Фадина Д.Ю.

Эссе по курсу «Защита информации» на тему «Безопасность технологии GPRS» студента 116 группы Фадина Д.Ю. Московский физико-технический институт (Государственный Университет) Кафедра Радиотехники Эссе по курсу «Защита информации» на тему «Безопасность технологии GPRS» студента 116 группы Фадина Д.Ю. Москва,

Подробнее

Лекция 3 Основные понятия и определения систем передачи информации

Лекция 3 Основные понятия и определения систем передачи информации Лекция 3 Основные понятия и определения систем передачи информации Учебные вопросы 1. Понятие сообщения 2. Система связи 3. Обобщенные физические характеристики сигналов 1. Понятие сообщения Под связью

Подробнее

Лекция 5. Тема: Каналы связи.

Лекция 5. Тема: Каналы связи. Тема: Каналы связи. Лекция 5 1. Характеристики каналов передачи данных 1.1. Обобщенные характеристики сигналов и каналов Сигнал может быть охарактеризован различными параметрами. Таких параметров, вообще

Подробнее

СОТОВЫЕ СЕТИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

СОТОВЫЕ СЕТИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ УДК 004 Бранчуков А.Д. студент факультета Информационных сетей и технологий ФГБОУ ВО «Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики» Россия, г.самара СОТОВЫЕ СЕТИ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

Подробнее

Семинар по технологиям широкополосной мобильной связи Москва, 3 5 марта Радиочастотный спектр для технологий широкополосной мобильной связи

Семинар по технологиям широкополосной мобильной связи Москва, 3 5 марта Радиочастотный спектр для технологий широкополосной мобильной связи Семинар по технологиям широкополосной мобильной связи Москва, 3 5 марта 2014 Радиочастотный спектр для технологий широкополосной мобильной связи 1 Содержание презентации. Международное и национальное распределение

Подробнее

Разработка двухсторонней широкополосной спутниковой системы передачи данных

Разработка двухсторонней широкополосной спутниковой системы передачи данных Разработка двухсторонней широкополосной спутниковой системы передачи данных Карпачев К.Д., Лемешевский А.А., студенты 3 курса каф. РТС, научный руководитель, доцент каф. РТС, Голиков А.М. rts2_golikov@mail.ru

Подробнее

ТЕХНОЛОГИИ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Занятие 17 Мультиплексирование и коммутация

ТЕХНОЛОГИИ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Занятие 17 Мультиплексирование и коммутация ТЕХНОЛОГИИ ФИЗИЧЕСКОГО УРОВНЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Занятие 17 Мультиплексирование и коммутация 1. Мультиплексирование и коммутация 2. Коммутация каналов на основе методов FDM и WDM 3. Коммутация каналов на

Подробнее

СОДЕРЖАНИЕ. Предисловие...8 Благодарности...12

СОДЕРЖАНИЕ. Предисловие...8 Благодарности...12 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие.....................................................8 Благодарности...................................................12 ЧАСТЬ 1 Глава 1. Введение.................................................

Подробнее

ПРИМЕРЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ВОПЛОЩЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРИМЕРЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ВОПЛОЩЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ВВЕДЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЮ ЦИФРОВЫХ РАДИОСИСТЕМ МНОГОСТАНЦИОННОГО ДОСТУПА С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ, ОТЛИЧАЮЩИХСЯ МАЛОЙ ШИРИНОЙ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ КАНАЛОВ (технология 6.25 кгц FDMA) ИСТОРИЯ ВОПРОСА Технология 6.25

Подробнее

Робоча навчальна програма з дисципліни Супутникові системи зв язку

Робоча навчальна програма з дисципліни Супутникові системи зв язку Робоча навчальна програма з дисципліни Супутникові системи зв язку Введение 1.1. Объект изучения Аналоговые и цифровые Земные станции спутниковой связи и орбитальные бортовые ретрансляторы. 1.2. Предмет

Подробнее

УТВЕРЖДЕНЫ приказом Министерства связи и массовых коммуникаций Российской Федерации от _ _

УТВЕРЖДЕНЫ приказом Министерства связи и массовых коммуникаций Российской Федерации от _ _ УТВЕРЖДЕНЫ приказом Министерства связи и массовых коммуникаций Российской Федерации от _13.10.2011_ _257_ ПРАВИЛА применения абонентских терминалов сетей подвижной радиотелефонной связи стандарта UMTS

Подробнее

ТОПОЛОГИЯ СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ «ИЕРАРХИЧЕКАЯ ЗВЕЗДА»

ТОПОЛОГИЯ СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ «ИЕРАРХИЧЕКАЯ ЗВЕЗДА» ЛЕКЦИЯ 7 ТОПОЛОГИЯ СИСТЕМЫ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ «ИЕРАРХИЧЕКАЯ ЗВЕЗДА» План лекции: Вводная часть 7.1. Характеристика сети FLEXINET 7.2. Состав сети: 7.2.1. Мультимедийный спутниковый терминал 7.2.2. Узловая

Подробнее

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ПРИЕМУ В МАГИСТРАТУРУ НА НАПРАВЛЕНИЕ

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ПРИЕМУ В МАГИСТРАТУРУ НА НАПРАВЛЕНИЕ 3 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ ПО ПРИЕМУ В МАГИСТРАТУРУ НА НАПРАВЛЕНИЕ 11.04.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи» 1.1 Настоящая Программа, составленная в соответствии

Подробнее

Обеспечение радиосвязи линейных объектов

Обеспечение радиосвязи линейных объектов Обеспечение радиосвязи линейных объектов Статья посвящена вопросам организации радиосвязи. Представлено описание современного технического решения, не имеющего аналогов. Техническое решение, рассматриваемое

Подробнее

Система цифрового наземного звукового и мультимедийного вещания для УКВ диапазона РАВИС (АудиоВизуальная Информационная Система Реального времени)

Система цифрового наземного звукового и мультимедийного вещания для УКВ диапазона РАВИС (АудиоВизуальная Информационная Система Реального времени) Система цифрового наземного звукового и мультимедийного вещания для УКВ диапазона РАВИС (АудиоВизуальная Информационная Система Реального времени) Основные преимущества системы РАВИС Повышение эффективности

Подробнее

УТВЕРЖДЕНО Приказ РУП «БелГИЭ» от года 130

УТВЕРЖДЕНО Приказ РУП «БелГИЭ» от года 130 УТВЕРЖДЕНО Приказ РУП «БелГИЭ» от 30.11.2015 года 130 ПРЕЙСКУРАНТ на работы (услуги), выполняемые Республиканским унитарным предприятием по надзору за электросвязью «БелГИЭ» (РУП «БелГИЭ») 1. Общие положения

Подробнее

Основные тактико-технические характеристики

Основные тактико-технические характеристики НАЗНАЧЕНИЕ Комплекс «Барс-МПИ2» предназначен для анализа загрузки поддиапазонов частот, фиксированных частот, пеленгования источников радиоизлучений ОВЧ-СВЧ диапазонов, измерений частотных и временных

Подробнее

Оборудование сетей цифровой транкинговой УКВ радиосвязи ЦИТРАН-2

Оборудование сетей цифровой транкинговой УКВ радиосвязи ЦИТРАН-2 ООО «АВАЛКОМ» 107023, г. Москва, ул. Большая Семеновская, д.40, стр.1, оф.601 +7(495) 785 1498 +7(495) 785 1489 http://www.avalcom.ru E-mail: info@avalcom.ru Оборудование сетей цифровой транкинговой УКВ

Подробнее

Глава 9. Мобильность в сетях IP-телефонии

Глава 9. Мобильность в сетях IP-телефонии Глава 9. Мобильность в сетях IP-телефонии 9.1. Разновидности мобильности Сети IP-телефонии должны поддерживать следующие четыре типа мобильности. 1. Мобильность пользователя способность пользователя соединяться

Подробнее

РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R SA *

РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R SA * Рек. МСЭ-R SA.609-2 1 РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R SA.609-2 * Критерии защиты для линий радиосвязи пилотируемых и непилотируемых исследовательских спутников **, работающих на околоземной орбите *** (1986-1992-2006)

Подробнее

Концепции развития мобильной и беспроводной связи

Концепции развития мобильной и беспроводной связи Концепции развития мобильной и беспроводной связи Генеральный директор ОАО «Интеллект Телеком», Вице-президент ОАО «МТС» Доктор технических наук, профессор Ю.А. Громаков Концепция развития мобильной и

Подробнее

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РАДИОСВЯЗИ

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РАДИОСВЯЗИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСТР 52459.23-2009 (ЕН 301 489-23- 2007) Совместимость технических средств электромагнитная

Подробнее

Источники угроз в системе GSM

Источники угроз в системе GSM Функции: Подмена номера. Данная функция даѐт возможность совершать звонки, подменяя Ваш реальный номер. При этом в детализации у второго абонента будет фиксироваться номер, который Вы вписали. В Вашей

Подробнее

Слаботочные системы зданий и сооружений. Организация слаботочных сетей

Слаботочные системы зданий и сооружений. Организация слаботочных сетей Слаботочные системы зданий и сооружений Организация слаботочных сетей Раздел 5д. Сети связи Сети связи общего пользования (требующие присоединения к общим сетям): 1. Телефония 2. Радиотрансляция 3. Телевидение

Подробнее

ДИСЦИПЛИНА "БЕЗОПАСНОСТЬ МОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ"

ДИСЦИПЛИНА БЕЗОПАСНОСТЬ МОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ ДИСЦИПЛИНА "БЕЗОПАСНОСТЬ МОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ" Лекция 4. Системы сотовой связи. Принципы построения. Технология и архитектура системы сотовой связи GSM. Системы связи GPRS План: 4.1. Общие принципы построения

Подробнее

Технология OFDM и новые концепции «последней мили»: малые соты (LTE/Femto) Лохвицкий Михаил Сергеевич (ИПК МТУСИ)

Технология OFDM и новые концепции «последней мили»: малые соты (LTE/Femto) Лохвицкий Михаил Сергеевич (ИПК МТУСИ) Технология OFDM и новые концепции «последней мили»: малые соты (LTE/Femto) Лохвицкий Михаил Сергеевич (ИПК МТУСИ) Современные системы связи характеризуются высокими скоростями передачи данных. При этом

Подробнее

Содержание. Часть 1. Телефонная сеть общего пользования 25. Предисловие Лекция О. Вводная...15

Содержание. Часть 1. Телефонная сеть общего пользования 25. Предисловие Лекция О. Вводная...15 Предисловие...13 Лекция О. Вводная...15 0.1. Преамбула... 15 0.2. Теорема Котельникова... 18 0.3. Стандартизация в области электросвязи... 19 0.4. Конвергенция сетей связи... 20 0.5. Об этой книге......

Подробнее

Сигналы радионавигационной системы GPS

Сигналы радионавигационной системы GPS Сигналы радионавигационной системы GPS Р-код, основной дальномерный код, индивидуальный для каждого НКА: P i (t), где i - индивидуальный номер НКА. P i (t) представляет собой последовательность длиной

Подробнее

распознавания линейного разговорному тракту

распознавания линейного разговорному тракту 1 Приложение 1 к Правилам применения оборудования транзитных, оконечно-транзитных и оконечных узлов связи. Часть I. Правила применения городских автоматических телефонных станций, использующих систему

Подробнее

GSM UMTS Test Автоматизированное рабочее место для испытаний мобильного оборудования GSM и UMTS

GSM UMTS Test Автоматизированное рабочее место для испытаний мобильного оборудования GSM и UMTS www.ate-lab.com www.unitess.by www.multitess.com GSM UMTS Test Автоматизированное рабочее место для испытаний мобильного оборудования GSM и UMTS Автоматизация сертификационных испытаний мобильного оборудования:

Подробнее

Система фиксированной радиосвязи многостанционного доступа с кодовым разделением каналов

Система фиксированной радиосвязи многостанционного доступа с кодовым разделением каналов связь Система фиксированной радиосвязи многостанционного доступа с кодовым разделением каналов Архипкин Владимир Яковлевич кандидат технических наук, генеральный директор ООО «Кедах Электроникс Инжиниринг

Подробнее

2013 г. Г. К. Конопелько, Чье Ен Ун (Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск) МЕТОД КОДОВОГО РАЗДЕЛЕНИЯ КАНАЛОВ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

2013 г. Г. К. Конопелько, Чье Ен Ун (Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск) МЕТОД КОДОВОГО РАЗДЕЛЕНИЯ КАНАЛОВ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ ISSN 279-89 Электронное научное издание «Ученые заметки ТОГУ» 213, Том,, С 87 88 Свидетельство Эл ФС 77-39676 от 2 http://ejournalkhsturu/ ejournal@khsturu УДК 681327 213 г Г К Конопелько, Чье Ен Ун (Тихоокеанский

Подробнее

ОТЧЕТ МСЭ-R F Усовершенствованные высокочастотные цифровые системы радиосвязи, способные обеспечивать усовершенствованные применения

ОТЧЕТ МСЭ-R F Усовершенствованные высокочастотные цифровые системы радиосвязи, способные обеспечивать усовершенствованные применения Отчет МСЭ-R F.2062 1 ОТЧЕТ МСЭ-R F.2062 Усовершенствованные высокочастотные цифровые системы радиосвязи, способные обеспечивать усовершенствованные применения (2005) 1 Введение Цифровая радиосвязь в диапазоне

Подробнее

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О СЕТЯХ ISDN

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О СЕТЯХ ISDN ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О СЕТЯХ ISDN 1. Цели и история создания технологии ISDN ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровые сети с интегральными услугами) относятся к сетям, в которых основным

Подробнее

? Fm. АЦП м ЦАП

? Fm.  АЦП м ЦАП АЦП м ЦАП http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/adc/index.htm Общие сведения Параллельные АЦП Последовательно-параллельные АЦП Многоступенчатые АЦП Многотактные последовательно-параллельные АЦП Конвеерные

Подробнее

Эссе На тему: GSM Security and Encryption (защита и шифрование в стандарте GSM)

Эссе На тему: GSM Security and Encryption (защита и шифрование в стандарте GSM) Эссе На тему: GSM Security and Encryption (защита и шифрование в стандарте GSM) Студента 917 группы МФТИ Кузнецова Дмитрия ОБЗОР СТАНДАРТА GSM(Global System for Mobile communications). Основная цель защиты

Подробнее

Приказ Министерства информационных технологий и связи РФ от 12 апреля 2007 г. N 46

Приказ Министерства информационных технологий и связи РФ от 12 апреля 2007 г. N 46 Приказ Министерства информационных технологий и связи РФ от 12 апреля 2007 г. N 46 Об утверждении Правил применения абонентских радиостанций с аналоговой модуляцией сетей подвижной радиосвязи В соответствии

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНКОМСВЯЗЬ РОССИИ) ПРИКАЗ. Москва

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНКОМСВЯЗЬ РОССИИ) ПРИКАЗ. Москва МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНКОМСВЯЗЬ РОССИИ) ПРИКАЗ Москва О внесении изменений в Правила применения абонентских терминалов систем подвижной радиотелефонной связи

Подробнее

ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОМИССИЯ ПО РАДИОЧАСТОТАМ (ГКРЧ)

ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОМИССИЯ ПО РАДИОЧАСТОТАМ (ГКРЧ) ГКРЧ Нормы 19-02 Дополнение 1. ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОМИССИЯ ПО РАДИОЧАСТОТАМ (ГКРЧ) Нормы 19-02 «Нормы на ширину радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского применения» Дополнение 1

Подробнее

ИЯЭиТФ /Институт ядерной энергетики и технической физики/ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И ПЛАНИРОВАНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ИЯЭиТФ /Институт ядерной энергетики и технической физики/ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И ПЛАНИРОВАНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р.

Подробнее

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ДОСТУПА OFDM И ЕГО МОДЕРНИЗАЦИЯ В ЦИФРОВОМ ТВ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ДОСТУПА OFDM И ЕГО МОДЕРНИЗАЦИЯ В ЦИФРОВОМ ТВ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ДОСТУПА OFDM И ЕГО МОДЕРНИЗАЦИЯ В ЦИФРОВОМ ТВ Лохвицкий Михаил Сергеевич К.т.н., доцент( МТУСИ) Хромой Борис Петрович Д.т.н., профессор ( МТУСИ) ЗАЧЕМ НУЖЕН OFDM Пусть используется

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. ПРИКАЗ от 18 мая 2006 г. N 61

МИНИСТЕРСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. ПРИКАЗ от 18 мая 2006 г. N 61 Зарегистрировано в Минюсте РФ 29 мая 2006 г. N 7881 МИНИСТЕРСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРИКАЗ от 18 мая 2006 г. N 61 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПРАВИЛ ПРИМЕНЕНИЯ АБОНЕНТСКИХ РАДИОСТАНЦИЙ

Подробнее

Министерство транспорта и связи Государственная администрация связи

Министерство транспорта и связи Государственная администрация связи Министерство транспорта и связи Государственная администрация связи ОДЕССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ им. А.С.ПОПОВА ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ И МЕНЕДЖМЕНТА Кафедра менеджмента и маркетинга Банкет Н.В., Горелкина

Подробнее

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. Совместимость технических средств электромагнитная

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. Совместимость технических средств электромагнитная ГОСТ Р 51317.3.8-99 (МЭК 61000-3-8-97) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Совместимость технических средств электромагнитная ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ ПО НИЗКОВОЛЬТНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЕТЯМ Уровни сигналов,

Подробнее

Николаев Вадим Петрович НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ GSM ДЛЯ СОТРУДНИКОВ СЛУЖБ БЕЗОПАСНОСТИ

Николаев Вадим Петрович НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ GSM ДЛЯ СОТРУДНИКОВ СЛУЖБ БЕЗОПАСНОСТИ Николаев Вадим Петрович НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ GSM ДЛЯ СОТРУДНИКОВ СЛУЖБ БЕЗОПАСНОСТИ Системы сотовой связи прочно вошли во все сферы нашей жизни. Количество абонентов систем сотовой связи в России резко возросло

Подробнее

«Российский институт мощного радиостроения»

«Российский институт мощного радиостроения» Открытое акционерное общество «Российский институт мощного радиостроения» «Применение современных автоматизированных комплексов КВ радиосвязи с многопараметрической адаптацией как направление повышения

Подробнее

ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 21 декабря 2011 г. N

ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 21 декабря 2011 г. N ПРАВИТЕЛЬСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 21 декабря 2011 г. N 1049-34 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ТАБЛИЦЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОС РАДИОЧАСТОТ МЕЖДУ РАДИОСЛУЖБАМИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ И ПРИЗНАНИИ УТРАТИВШИМИ

Подробнее

РАДИОЧАСТОТНЫЙ МОНИТОРИНГ: ВСЕГДА БЫТЬ В «МАСКЕ»

РАДИОЧАСТОТНЫЙ МОНИТОРИНГ: ВСЕГДА БЫТЬ В «МАСКЕ» Региональный семинар МСЭ для стран СНГ и Грузии «Тенденции развития конвергентных сетей: решения пост-ngn, 4G и 5G»» 7 8 ноября 206 г., Киев, Украина РАДИОЧАСТОТНЫЙ МОНИТОРИНГ: ВСЕГДА БЫТЬ В «МАСКЕ» Благодарный

Подробнее

Модуль Ф-050. микропроцессорная транковая логическая плата. Руководство Системного Оператора. Техническая поддержка:

Модуль Ф-050. микропроцессорная транковая логическая плата. Руководство Системного Оператора. Техническая поддержка: микропроцессорная транковая логическая плата Для портативных радиостанций ALINCO: DJ-196, DJ-496 Для мобильных радиостанций ALINCO: DR-135, DR-435 Модуль Ф-050 Новые функции: Функции OMNI: Стандартные

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ П Р И К А З

МИНИСТЕРСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ П Р И К А З МИНИСТЕРСТВО ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СВЯЗИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ П Р И К А З 12.04.2007 г. Москва 46 Об утверждении Правил применения абонентских радиостанций с аналоговой модуляцией сетей подвижной

Подробнее

1. Цели и задачи дисциплины 2. Место дисциплины в структуре ООП 3. Требования к результатам освоения дисциплины

1. Цели и задачи дисциплины 2. Место дисциплины в структуре ООП 3. Требования к результатам освоения дисциплины 1. Цели и задачи дисциплины Целью преподавания дисциплины «Сети и системы мобильной связи» (ССМС) является изучение студентами особенностей построения современных систем мобильной связи, предоставляющих

Подробнее

Как работают GSM-сети, краткие основы связи - Системы сотовой связи

Как работают GSM-сети, краткие основы связи - Системы сотовой связи Сотовым телефоном пользовались практически все, но мало кто задумывался как же все это работает? В данном литературном опусе мы попытаемся рассмотреть, как же происходит связь с точки зрения Вашего оператора

Подробнее

Анализ видов и процедур хендовера в сетях GSM

Анализ видов и процедур хендовера в сетях GSM Анализ видов и процедур хендовера в сетях GSM В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ В МИРЕ ВСЕ СТАНДАРТЫ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ ИСПОЛЬЗУЮТ ФУНКЦИЮ ХЕНДОВЕРА, НО С РАЗНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ОСОБЕННОСТЯМИ РЕАЛИЗА- ЦИИ. РАССМОТРИМ ВИДЫ

Подробнее

II. Требования к применению абонентских станций (абонентских радиостанций) в сети

II. Требования к применению абонентских станций (абонентских радиостанций) в сети Приказ Министерства связи и массовых коммуникаций Российской Федерации от 22.10.2008 N 84 «Об утверждении Правил применения связи стандарта IMT-MC-2000» В соответствии со статьей 41 Федерального закона

Подробнее

Система автоматизированного сбора данных с абонентских устройств учёта по силовой сети "Меркурий-PLC"

Система автоматизированного сбора данных с абонентских устройств учёта по силовой сети Меркурий-PLC Система автоматизированного сбора данных с абонентских устройств учёта по силовой сети "Меркурий-PLC" ООО ИНКОТЕКС, 105484, г.москва, 16-я Парковая, 26 1 Лист учёта версий Дата Примечания 17.02.2005 Исходная

Подробнее

1. Введение Программа предназначена для использования органами Госсвязьнадзора России при проведении экспертизы:

1. Введение Программа предназначена для использования органами Госсвязьнадзора России при проведении экспертизы: МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СИСТЕМЫ СОТОВОЙ РАДИОТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ СТАНДАРТА GSM ПРИ ПРИЕМКЕ И ВВОДЕ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ЗАКОНЧЕННОГО

Подробнее

Радиосети транкинговой связи. Миграция «аналог-цифра».

Радиосети транкинговой связи. Миграция «аналог-цифра». Радиосети транкинговой связи. Миграция «аналог-цифра». Рассмотрены вопросы миграции от аналоговых к цифровым режимам работы в транкинговых радиосетях. Представлены информационные материалы о частных технических

Подробнее

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНКОМСВЯЗЬ РОССИИ) ПРИКАЗ. Москва

МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНКОМСВЯЗЬ РОССИИ) ПРИКАЗ. Москва МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (МИНКОМСВЯЗЬ РОССИИ) ПРИКАЗ 174 11.07.2011 Москва Об утверждении Правил применения оборудования систем коммутации, включая программное обеспечение,

Подробнее

Основы сотовой связи. Frequency частота Time время Channel - канал

Основы сотовой связи. Frequency частота Time время Channel - канал Основы сотовой связи GSM (Global System for Mobile Communications) - глобальный цифровой стандарт для мобильной сотовой связи, с разделением канала по принципу TDMA и FDMA и высокой степенью безопасности

Подробнее