--PAGE_BREAK--
450 800 900 1700 1800 2000 2100 2300 f
Диапазон ® характеристики радиоканала ® модуляция
® вид кодирования.
Характеристики радиоканала.
— прямой луч.
Кроме прямого луча, проходящего через затеняющие объекты, существует две группы отраженных лучей:
- от близлежащих объектов;
- от больших удаленных объектов.
Считается, что интенсивность лучей меняется по expзакону и импульсная характеристика канала имеет вид:
0 tmin tр max t
tр maxограничивает скорость передачи дискретных сообщений по радиоканалу.
В диапазоне 800 – 900 МГц предельная скорость R=100…150 бит/сек.
Величины задержек лучей друг относительно друга характеризует следующая таблица:
В – интервал корреляции замираний по частоте
При использовании простых (УСП – узкополосных) сигналов FT»1; эффективным средством борьбы с многолучевостью является перемежение передаваемых символов (наряду с корректирующим кодированием). Однако, из-за относительно большого интервала корреляции замираний по времени и низкой скорости замираний интервал перемежания оказывается очень большим.
1 2 3 — посылки
t
1 i j 2 3
Dt > tзамир i j t
fI fII fIII
Rз=j(V,Q) — скорость замираний.
В ситуации, когда Dt велико, наряду с перемежением используют прыганье по частоте
Наличие многолучевости, т.о., приводит к необходимости применять наряду с перемежением прыганье по частоте с соответствующим шагом или использовать ШПС, полоса которых F=(6…9)В.
В зависимости от того, где проходит трасса распространения сигнала, замирания в канале характеризуются законами Релея или Райса. Райсовский закон характерен для связи внутри здания, релеевский – для города. При райсовском распределении и использовании CDMA (ШПС) можно ограничиться одним-двумя каналами обработки в приемнике, т.к. всегда присутствует прямой луч или же добавочно один мощный отраженный луч. В релеевском канале приходится увеличивать число каналов обработки до 3-х – 4-х, т.к. ориентируются на отсутствие прямого луча и наличие нескольких одинаковых отраженных лучей.
3. Кодирование.
Выбор методов кодирования определяется характером группирования ошибок в канале. При независимых ошибках достаточно использовать мощный корректирующий код (блочный код или чаще сверточный код). При коррелированных ошибках необходимо применять коды, корректирующие пакеты ошибок, однако эти коды имеют большую избыточность, поэтому применяют сочетание блочных и сверточных кодов, используя сверточный код для исправления одиночных ошибок, а блочный – для обнаружения неисправленных ошибок.
Для согласования кода с каналом используют операцию повторения наиболее важных символов кода, т.е. этот символ передается подряд несколько раз и решение о его знаке принимается на основе сравнения. Кроме того, для согласования кода с каналом используют методы многофазной манипуляции (4ОФМ).
4. Выбор метода доступа к каналу (МДЧР, МДВР, МДКР – соответственно FDMA, TDMA, CDMA).
Критерием выбора является, с одной стороны, сложность управления доступом и сложность аппаратуры, с другой стороны, пропускная способность системы.
МДЧР (FDMA) – самая простая.
МДВР (TDMA) – используется комбинация МДВР-МДЧР (TDMA-FDMA), сложное управление доступом, высокая пропускная способность.
МДКР (CDMA) – простое управление доступом, сложная аппаратура, потенциально наибольшая пропускная способность, не требуется планирование частотно-временного ресурса.
Канальный уровень.
Задача – довести информацию от заданного количества пользователей с заданным качеством.
1. Управление распределения ресурса.
1.а Самоуправляемый доступ к каналу.
1.б Предоставление каналов по требованию.
1.а Самоуправляемый доступ хорош тем, что не требует выделения специального служебного канала управления доступом. Применяется в МДЧР и имеет следующий принцип:
Базовая станция на частоте свободного канала передает маркер. АС, выходя на связь, просматривает все частотные каналы и фиксирует сигнал маркера, затем на дуплексной частоте этого канала АС передает сигнал занятия канала. БС, приняв этот сигнал, снимает маркер и передает на АС сигнал разрешения занятия канала. Затем идет служебная информация по соединению с корреспондентом.
Если связь устанавливается по инициативе БС, то используют специальный однонаправленный канал, по которому БС передает вызов и номер свободного рабочего канала, по которому АС подтверждает, что вызов принят.
1.б При предоставлении каналов по требованию выделяется отдельный случайный канал, называемый канал сигнализации. У всех БС, входящих в кластер, эти каналы разные.
АС передает по каналу сигнализации запрос в виде пакета, содержащего служебную информацию. Пакет посылается в режиме случайного доступа к каналу.
БС передает по каналу сигнализации последовательность кадров с необходимыми сообщениями (ответ на вызов с номером РК), либо сама вызывает АС.
Тз
Тп
18% Ра
Случайный доступ к каналу имеет отрицательную сторону. При большой активности абонентов, когда вероятность столкновения пакетов Ра превышает 18%, время задержки передачи пакета по отношению к длине пакета начинает недопустимо расти.
Требования по достоверности передачи для канала сигнализации более высокие, чем для рабочего канала. Поэтому здесь применяют помехоустойчивые виды модуляции (при более низкой скорости передачи), кодирование с исправлением ошибок и многократную передачу сообщений в пакете.
2. Управление мощностью передатчиков БС и АС.
Позволяет уменьшить средний уровень перекрестных помех в системе и уменьшить размерность кластера и величину защитных частотных интервалов.
Управление мощностью передатчиков АС обеспечивает выравнивание сигналов от ближних и дальних АС на входе приемника БС.
Управление мощностью передатчика БС позволяет за счет снижения среднего уровня помех в дальней зоне уменьшить размерность кластера.
Основная сложность при регулировке мощности связана с тем, что прямой и обратный каналы ССПС разнесены по частоте на 15…45 МГц, поэтому замирания сигналов в этих каналах не коррелированы.
В результате для точной регулировки мощности приходится использовать два уровня управления мощностью – низший и более высокий.
Низший уровень базируется на АРУ приемника:
На более высоком уровне для получения более точного результата БС передает пилот-сигнал, ретранслируемый АС. Оценка уровня пилот-сигнала, принятого на БС после ретрансляции, позволяет уточнить значение мощности передатчика как БС, так и АС. Пилот-сигнал формируется либо в виде синусоидального колебания, передаваемого вне полосы основного сообщения, либо в виде тестовой кодовой комбинации.
S(t)
f инф. пакет тест. комбин. t
Аналоговые системы Цифровые системы
Еще более точный результат можно получить, если осуществить промежуточный прием и оценку тестовой комбинации на АС. При этом сама АС также будет формировать собственную тестовую комбинация для БС.
Главная сложность при точной регулировке мощности – задержка при принятии решения о регулировке.
Сетевой уровень.
Задача – управление взаимодействием элементов ССПС.
1. Взаимодействие между АС и сетью в целом.
…
Аб
БС
… …
АС … … … …
1 j 1 m 1 n 1 s
Управление в сети может быть:
- централизованным;
- децентрализованным.
При централизованном (квазицентрализованном) управлении все операции по взаимодействию с АС выполняет ЦКПС.
При децентрализованном управлении часть функций возлагается на БС и ЦКПС используется только для взаимодействия с другим ЦКПС или с коммутационными станциями ТФОП.
В настоящее время в ССПС используется в основном централизованное управление. Децентрализованный вариант более характерен для WLL (RLL) систем – систем беспроводного абонентского доступа.
На вышеприведенном рисунке изображен централизованный вариант. Важнейшей функцией ЦКПС является идентификация АС и ее обнаружение в режиме роуминга. Кроме того ЦКПС выполняет все операции, необходимые для взаиморасчетов между оператором и пользователем.
Данная схема обеспечивает идентификацию АС следующим образом: АС передает свой номер на ЦКПС. ЦКПС проверяет этот номер в ОРМ (опорном регистре местоположения). Если номера нет, ЦКПС1 запрашивает ЦКПС2 о наличии этого номера в его ОРМ. Получив положительный ответ ЦКПС1 заносит номер в свой ВРМ (визитный регистр местоположения). Дальнейшее обслуживание ЦКПС1 будет выполнять самостоятельно, не обращаясь к ЦКПС2. При вызове АС абонентом ТФОП запрос поступает на ЦКПС2, а затем переадресовывается на ЦКПС1, который далее взаимодействует с АС – роуминг. Все взаиморасчеты с АС выполняет ЦКПС2 по данным, получаемым от ЦКПС1. Если АС уходит с территории обслуживания ЦКПС1, то ее номер убирается из ВРМ.
При децентрализованом управлении в WLL (RLL) каждая БС имеет свою базу данных (БД), содержащую информацию об абонентах, обслуживаемых на данной территории. ЦКПС здесь выполняет только операции, управляющие соединением с центром коммутации ТФОП или с БС других ЦКПС.
2. Управление в сети в процессе установления связи.
А. Установление связи по инициативе ЦКПС.
Основная сложность связана с тем, что неизвестно, в какой именно из сот находится АС.
ЦКПС БС1 БС2 БС3 АС
Вызов от
аб. ТФОП Выбор наиб.
сигнала
Вызов квитанция
КС № РК
РК
Трубка
Проверка снята
Разговор
Переход
Отбой на КС
КС – канал сигнализации, РК – рабочий канал.
Число различных КС в системе определяется размером кластера. Приемник АС проходит по КС и выбирает КС с наибольшим уровнем сигнала, затем на дупрексной частоте выбранного КС (т.е. через выбранную БС) передается квитанция. ЦКПС определяет отношение сигнал-шум в этом КС (в этом случае уже начинает работать система управления мощностью передатчиков). Если отношение сигнал-шум при связи с выбранной БС хорошее, то ЦКПС передает на АС номер РК, а БС и АС переходят на этот РК. После проверки связи включается разговор, затем отбой, после которого приемник АС переходит в дежурный режим, т.е. в режим просмотра КС.
Данный алгоритм не оптимален с точки зрения момента включения управления мощностью. Лучше производить управление мощностью в РК в процессе проверки связи. Тоже самое касается и проверки отношения сигнал-шум. Эти изменения позволяют уменьшить время занятости КС и, следовательно, уменьшить вероятность столкновения пакетов в КС.
Б. Установление связи по инициативе АС.
АС в дежурном режиме просматривает КС всех БС и при необходимости выхода на связь выбирает канал с наибольшим уровнем сигнала. По этому КС и передается запрос от АС.
ЦКПС БСi АС
Запрос РК
№ РК
Проверка РК
Соединение Данные по связи
с Аб. ТФОП
Разговор
Отбой Переход
на КС
3. Эстафетная передача обслуживания АС.
При ухудшении отношения сигнал-шум ЦКПС посылает по КС БС тестовые сигналы и выбирает БС с наилучшим отношением сигнал-шум, затем передает номер нового РК на АС и АС переходит на этот канал. Сигнал также переадресуется со старой БС на новую, которая предает его на РК, указанный ЦКПС.
Недостатком такой схемы является явление «пинг-понга» – из-за интерференционных замираний и затенения отношение сигнал-шум для соседних БС на границах сот может сильно варьироваться в ту или иную сторону и происходит многократное взаимное переключение БС. Метод борьбы с этим для CDMA будет рассмотрен далее.
Пути усовершенствования ССПС.
Сушествует три пути усовершенствования:
1. Повышение пропускной способности ССПС без увеличения используемого ресурса.
2. Повышение надежности поддержания связи с АС.
3. Повышение скорости передачи.
1. Повышение пропускной способности ССПС.
а) Снижение D/R0.
Достигается за счет снижения допустимого отношения сигнал-шум (применение цифровых методов передачи, помехоустойчивое кодирование и модуляция).
Другой способ применение секторного обслуживания сот:
продолжение
--PAGE_BREAK--