МЕТОДЫ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА
Методы доступа с частотным и временным разделением
Понятие множественного доступа (multiple access)связано с организацией совместного использования ограниченного спектра многими пользователями. Известны пять вариантов множественного доступа:
1) с частотным разделением каналов связи;
2) с временным разделением каналов связи;
3) с кодовым разделением каналов связи;
4) с пространственным разделением каналов связи;
5) с поляризационным разделением каналов связи.
Для сотовой связи практический интерес представляют первые три. Четвертый метод фактически используется в реализации принципа повторного использования частот, в частности, при делении ячейки на сектора с использованием направленных антенн, но обычно этот прием не преподносится как один из методов множественного доступа.
Множественный доступ с частотным разделением (Frequency Division Multiple Access - FDMA) — наиболее прост из трех методов множественного доступа, как по своей идее, так и по возможности реализации. В этом методе каждому пользователю на время сеанса связи выделяется один из свободных частотных каналов полосой частот, который он использует безраздельно. Метод FDMA используется во всех аналоговых системах сотовой связи (системах первого поколения) - при этом полоса составляет 10...30 кГц. Основное слабое место FDMA- недостаточно эффективное использование полосы частот. Эта эффективность заметно повышается при переходе к более совершенному методу разделения каналов - TDMA, что позволяет повысить емкость сети сотовой связи.
|
|
|
Множественный доступ с временным разделением (Time Division Multiple Access - TDMA) также достаточно прост по идее, но значительно сложнее в реализации, чем FDMA. Суть метода TDMA заключается в том, что каждый частотный канал разделяется во времени между несколькими пользователями, т.е. частотный канал по очереди предоставляется нескольким пользователям на определенные промежутки времени.
Здесь рассматривается случай не одного, а нескольких частотных каналов, каждый из которых делится во времени между несколькими пользователями. Следовательно, этот метод использует сочетание метода FDMA с TDMA. Именно такая схема находит практическое применение в цифровых системах сотовой связи и именно ее обычно называют схемой TDMA.
Практическая реализация метода TDMA требует преобразования сигналов в цифровую форму и «сжатия» информации во времени. Цифровая обработка сигналов и схема TDMA используются в стандартах сотовой связи второго поколения D-AMPS, GSM и др. Например, в стандарте D-AMPS при сохранении той же полосы частотного канала равной 30кГц, что и в аналоговом стандарте AMPS, число физических каналов в нем возрастает втрое.
|
|
|
Кроме того, разделение во времени может использоваться и для реализации прямых и обратных каналов дуплексной связи (временной дуплекс) в одной и той же полосе частот (Time Division Duplex - TDD). Такое техническое решение находит применение в системах беспроводных телефонов стандарта DECT. В сотовой связи обычно используется дуплексное разделение по частоте (Frequency Division Duplex - FDD), т.е. прямые и обратные каналы занимают разные полосы частот, смещенные одна относительно другой.
Метод TDMA сам по себе не реализует всех потенциальных возможностей по эффективности использования спектра, дополнительные резервы открываются при использовании иерархических структур и адаптивного распределения каналов, преимущество в этом отношении может иметь метод CDMA.
Метод доступа с кодовым разделением
Множественный доступ с кодовым разделением (Сode Division Multiple Access - CDMA) является достаточно сложным не только по принципу построения, но и с точки зрения практической реализации. При использовании этого метода большая группа пользователей одновременно использует общую относительно широкую полосу частот - не менее 1 МГц.
Особенностью метода CDMA является работа в широкой полосе частот, значительно превышающей полосу речевого сообщения. При этом для различения каналов одной базовой станции информация каждого канала модулируется специальной кодовой последовательностью, которая формируется с помощью функции Уолша. Функции Уолша широко используются в цифровой обработке сигналов и являются дискретным аналогом синусоид кратных частот.
|
|
|
В приемнике имеется возможность выделения информации из общей широкой полосы, которая используется одновременно всеми физическими каналами.
Система связи, реализующая метод CDMA, является системой с расширенным спектром (spread spectrum). Спектр информационного сообщения искусственно расширяется посредством модуляции (кодирования) периодической псевдослучайной последовательностью импульсов с достаточно малым дискретом.
Для получения ширины спектра более 1МГц длительность дискрета модулирующей последовательности должна быть менее 1мкс. Расширение спектра за счет модуляции псевдослучайной последовательностью в сочетании с кодовым разделением физических каналов определяют такие достоинства метода CDMA, как высокую помехоустойчивость, хорошую приспособленность к условиям многолучевого распределения, высокую емкость системы.
|
|
|
СИСТЕМЫ СОТОВОЙ СВЯЗИ
Построение аналоговых систем
Перед тем как рассмотреть структуру системы сотовой связи, обозначим основные требования к предоставляемым ею услугам. Главным из этих требований является то, что вновь вводимая услуга сети мобильной связи должна обладать, по крайней мере, теми же свойствами, что и аналогичная услуга сети стационарной связи (например, ТФОП), а сами сети мобильной и стационарной связи должны быть взаимосвязаны. Это означает, что услуга мобильной связи должна быть полностью автоматической, т.е. у абонента в этом случае нет необходимости совершать какие-либо дополнительные действия для установления и тарификации соединения. При этом соединение устанавливается автоматически между любыми двумя (или более) абонентами взаимосвязанной сети.
 |
Рисунок 6 - Структура аналоговой системы сотовой связи
Кроме того, введение системы сотовой связи не должно приводить к необходимости значительной модификации существующей стационарной сети. К настоящему времени в большинстве аналоговых систем сотовой связи реализованы необходимые технические решения для удовлетворения вышеназванных требований.
На рисунке 6 приведена структура типичной аналоговой системы сотовой связи с учетом ее включения в существующую стационарную сеть. Система состоит из четырех основных компонентов:
1) центры коммутации подвижной связи (Mobile Telephone exchanges - МТХ);
2) базовые станции БС (Base Station - BS);
3) линии связи между центрами коммутации МТХ и базовыми станциями;
абонентские станции AC (Mobile Station - MS).
МТХ управляет процессом обработки вызова, осуществляет тарификацию, эксплуатацию и другие функции управления сетью, которые обеспечивают интеграцию системы в национальную телекоммуникационную сеть. Следовательно, МТХ должна включать все функции, имеющиеся в современных цифровых коммутационных станциях, а также дополнительные функции по обслуживанию абонента в процессе передвижения на местности (эстафетная передача, роуминг и др.).
Связь между МТХ и базовыми станциями осуществляется посредством цифровых систем передачи, пропускная способность которых зависит от числа радиоканалов на каждой БС. Каждый центр коммутации МТХ либо совмещен, либо связан с транзитной станцией (коммутационным узлом) национальной сети и обслуживает определенный регион (traffic area).
Зоны (соты) обслуживания системы сотовой связи на рисунке 6 представлены шестиугольниками. В центре каждой соты располагается БС с числом радиоканалов требуемой емкости. Число сот и, следовательно, базовых станций определяется обслуживаемой территорией. В сельских, пригородных и других малонаселенных пунктах могут использоваться макросоты с радиусом действия несколько километров. В городах и густонаселенных районах, кроме макросот, могут использоваться микро- и пикосоты.
Построение цифровых систем
С каждым годом растет количество пользователей подвижной связи, а также появляются новые услуги. Цифровые системы сотовой связи позволяют решать многие задачи, связанные с удовлетворением качества для большого разнообразия услуг. Такие системы объединены общим названием Digital Cellular Public Land bile Telecommunication Systems (DCPLMTS). К настоящему времени известны три основные системы сотовой связи, получив наибольшее применение в мире:
1) GSM, европейская система;
2)ADC (D-AMPS), североамериканская система;
3)JDC, японская система.
Многие возможности цифровых систем сотовой связи являются общими с аналоговыми системами, включая используемый диапазон частот (800...1000 МГц), повторное использование частот, план нумерации, технику роуминга и методы тарификации.
Базовая структура цифровой системы сотовой связи представлена на рисунке 7 и полностью соответствует структуре системы стандарта GSM, спецификации которой приводятся в документах ETSI.
MS: Подвижная станция
BSS: Система базовой станции
Физические MSC: Центр коммутации системы
соединения мобильной связи
HLR: Домашний регистр
Логические VLR: Гостевой регистр
взаимосвязи OMC: Центр эксплуатации и ТО
EIR: Регистр аппаратуры
AUC: Центр аутентификации
Рисунок 7 - Структура цифровой системы сотовой связи
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 843; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!