Principi višekanalnog prijenosa Korištene metode razdvajanja kanala (RC).

Tema broj 7

Principi izgradnje višekanalnih prenosnih sistema

Tema lekcije broj 2

Vremenska podjela kanala

Prvo studijsko pitanje

Vremenska podjela kanala

Višekanalni sistemi prenosa sa vremenskom podelom multipleksiranja (TDM) se široko koriste za prenos analognih i diskretnih informacija.

Vremenska podjela kanala moguća je samo u slučaju impulsne modulacije.

Kod velikog radnog ciklusa ostaje veliki vremenski interval između impulsa jednog kanala, u koji se mogu smjestiti impulsi drugih kanala. Svi kanali zauzimaju isti frekvencijski opseg, ali se veza koristi naizmjenično za povremeni prijenos signala kanala. Brzina ponavljanja signala kanala je odabrana prema Kotelnikovom teoremu. Za sinhronizaciju rada prekidača predajnika i prijemnika, prenose se pomoćni sinhronizacijski impulsi za koje je dodijeljen jedan ili više kanala. Kod VRK-a se koriste različite vrste impulsne modulacije u kanalima: FIM, PWM, PCM, DM itd. Za radio linije se koristi dvostruka modulacija: PCM-OFMn, FIM-FM itd.

Slika 7.2.1 prikazuje blok dijagram višekanalnog sistema (ISS) sa multipleksiranjem s vremenskom podelom (TDM), gde je naznačeno:

M - modulator, PB - međublok, GI - generator impulsa, ST - brojač, DS - dekoder, GN - generator nosioca, PRD - predajnik, LS - komunikaciona linija, IP - izvor smetnji, PRM - prijemnik, D - detektor, VSI - separator sinhronizacionih impulsa, I - koincidencijalno kolo.

Slika 7.2.1. Blok dijagram višekanalnog sistema vremenske podjele

Blokovi TI, ST, DS formiraju liniju distribucije RL koja je ocrtana isprekidanom isprekidanom linijom.

Prvi puls GI se pojavljuje na prvoj slavini DS-a, drugi - na drugom, itd., N-ti puls - na N-om (poslednjem). Sljedeći impuls N + 1 će se ponovo pojaviti na prvom ulazu DS-a, a zatim se proces ponavlja. Na slavinama DS-a formiraju se periodični nizovi impulsa, pomjereni u vremenu jedan u odnosu na drugi. Prva sekvenca impulsa se dovodi na kontrolni ulaz FSI uređivača takta, ostatak - na ulaze kanalskih modulatora M (prva faza modulacije). Njihovi drugi ulazi primaju prenesene informacijske signale, koji moduliraju visokofrekventne impulse iz DS prema jednom od svojih parametara (amplituda, trajanje, itd.).

Princip rada predstavljenog kola je ilustrovan vremenskim dijagramima (slika 7.2.2 a-d) za slučaj AIM u kanalskim modulatorima Mi.

Slika 7.2.2. Vremenski dijagram rada ISS kola sa VRK

Potonji su uzorkivači napravljeni na ključnim kolima ili multiplekserima. Hajde da prvo razmotrimo AIM modulatore na tasterima, čiji je broj N = 4. Štaviše, prvi kanal je rezervisan za sinhronizacioni impuls, a ostala tri - za informacione signale. Sinhronizacijski signal SS razlikuje se od informacijskih impulsa po nekim parametrima, na primjer, trajanju ili amplitudi. Prvi impuls sa GI (slika 7.2.2 e) otvara prvi ključ, formirajući SS na njegovom izlazu, drugi impuls - drugi ključ i prenosi odgovarajući dio signala prvog kanala na njegov izlaz, treći puls - dio signala drugog kanala i tako do četvrtog impulsa... Peti impuls ponovo formira SS, itd. Pošto su izlazi svih prekidača povezani paralelno, ukupni (grupni) signal se sastoji od impulsa koji se ne preklapaju u vremenu. U ovom slučaju se kaže da su kanali kompresovani u vremenu. Dalje, grupni signal (Sl. 7.2.2 e), nakon pojačanja u PB jedinici, ulazi u drugi stepen modulacije M kao modulirajući, nakon čega se pojačava u PRD jedinici i ide kroz komunikacijsku liniju do prijemne strane.

U praksi se najčešće ne koristi AIM, već ICM, koji uključuje i AIM. Ostale PCM operacije (kvantizacija nivoa, kodiranje) moraju se izvesti u PB bloku.

Na prijemnoj strani, signal sa linije ulazi u prijemnik, gdje se filtrira, pojačava, a zatim detektuje u bloku D (vidi sliku 12.5) kako bi se dobio grupni signal (vidi sliku 7.2.2 e). Ako se u kanalima koristi AIM, tada grupni signal, nakon pojačanja u PB bloku, ide odmah na neke ulaze svih I koincidencijalnih kola, na čije se ostale ulaze dovode impulsi SS taktnog signala (Sl. 7.2.2 g) sa izlaza RL distributera. Rad potonjeg je isti kao i na strani odašiljanja, osim što je GI sinhronizovan SI impulsima izdvojenim iz grupnog signala. Svako I koincidencijalno kolo se otvara na vrijeme određeno trajanjem impulsa ventila i prenosi signal svog kanala na svoj izlaz. U krugovima I i VRK se provodi (slika 7.2.2 z-k). Na izlazu svakog takvog kola nalazi se niskopropusni filtar, koji obavlja funkcije drugog stupnja demodulacije, pretvarajući PAM signal u preneseni analogni signal. Ako su signali kanala digitalni (sa PCM), tada se dekodiranje mora odvijati u PB bloku prijemnika, pretvarajući PCM u AIM. Tada se signal osnovnog pojasa sa PAM-om odvaja na gore opisan način.

AND krugovi ponora djeluju kao privremeni parametarski filteri ili prekidači.

Kod VRK-a postoje i međusobne smetnje, koje su posljedica dva razloga: linearne distorzije i nesavršene sinhronizacije. Zaista, kada je spektar impulsa ograničen (linearna izobličenja), njihovi frontovi se "kolapsiraju", a impulsi jednog kanala se superponiraju na impulse drugog, iz čega nastaje prolazni šum. Da bi se smanjio njihov nivo, uvode se zaštitni intervali, koji odgovaraju određenom širenju spektra signala.

Efikasnost korištenja frekvencijskog spektra s FDC-om je praktički (ne teoretski) lošija nego kod FDC-a: s povećanjem broja kanala, frekvencijski pojas se povećava. S druge strane, kod FDC nema smetnji nelinearnog porijekla i oprema je mnogo jednostavnija, a vrh faktora signala je manji nego kod FDC. Značajna prednost VRM-a je visoka otpornost na buku kod metoda pulsnog prenosa (PCM, FIM, itd.).

Sa VRM-om, lako je dodijeliti kanale na prijemnoj strani bez ikakvog ograničenja njihovog kvaliteta. Oprema je male veličine i težine, što je zbog široke upotrebe integriranih kola, elemenata digitalne računarske tehnologije, mikroprocesora.

Glavni nedostatak RCS-a je potreba da se osigura sinhronizacija predajne i prijemne strane prenosnog sistema.

Imajte na umu da su u TDM-u signali kanala ortogonalni jedan prema drugom, jer se ne preklapaju u vremenu. To znači da se tokom njihovog prijenosa može koristiti i fazno razdvajanje kanala (VFDK). Primjer za to može biti jednopojasni prijenos digitalnih signala, minimalno pomicanje frekvencije itd.

Metode razdvajanja kanala: prostorno, linearno (frekvencija, vrijeme), oblik. Uvjet linearnog odvajanja kanala.

U višekanalnim sistemima, sve putanje signala moraju biti razdvojene na neki način kako bi signal svakog izvora mogao doći do odgovarajućeg prijemnika. Ova procedura se zove razdvajanje kanala ili razdvajanje signala kanala.

Multipleksiranje(eng. MUX) - procedura za kombinovanje (multipleksiranje) signala kanala u MRP.

Inverzni postupak multipleksiranja povezan je sa razdvajanjem kanala - demultipleksiranje(engleski DMX ili DeMUX).

MUX + DMX = MULDEX - "Muldex"

Klasifikacija metoda razdvajanja kanala

Sve korišteno metode razdvajanja kanala mogu se svrstati u linearno i nelinearni(vidi sliku).

Slika - Klasifikacija metoda razdvajanja kanala

U malim i srednjim preduzećima razlikuju se sljedeće metode razdvajanja kanala:

- prostorni (šematski);

- linearna: frekvencija - FDK, vrijeme - FDK, razdvajanje kanala po obliku - RKF;

- nelinearno: svodivo na linearno i većinsko.

Prostorno razdvajanje.

Ovo je najjednostavniji tip razdvajanja, u kojem se svakom kanalu dodjeljuje individualna komunikacijska linija:

Slika - ISP sa prostornim odvajanjem kanala

AI je izvor informacija

PI - prijemnik informacija

LAN - komunikaciona linija

Drugi oblici razdvajanja kanala uključuju prijenos poruka preko jedne komunikacijske linije. U tom smislu se naziva i višekanalni prijenos zaptivanje kanala.

Generalizovani blok dijagram MSP-a sa linearnim razdvajanjem kanalskih signala

M i - modulator i-tog kanala

P i - množitelj i-tog kanala

I je integrator i-tog kanala

D i - modulator i-tog kanala

SS - odašiljajući signal bočne sinhronizacije

PS - prijemnik sinhronizovanog signala na prijemnoj strani

LAN - komunikaciona linija

Na strani odašiljanja, primarni signali C 1 (t), C 2 (t), ..., C N (t) doći na ulaz M 1, M 2, ..., M N, na čijem drugom ulazu dolaze linearno nezavisni ili ortogonalni nosioci iz generatora nosača ψ 1 (t), ψ 2 (t), ..., ψ N (t) prijenos primarnih signala na signale kanala S 1 (t), S 2 (t), .., S N (t)... Zatim se signali kanala zbrajaju i formira se grupni višekanalni signal. S gr (t).

Na prijemnoj strani, grupni signal S "gr (t), koji se promijenio pod utjecajem raznih vrsta smetnji i izobličenja n (t), se dovodi u množitelje P 1, P 2, ..., P N, iznad čijeg ulaza nosioci dolaze iz generatora vektora ψ 1 (t), ψ 2 (t), ..., ψ N (t)... Rezultati množenja se šalju integratorima I 1, I 2, ..., I N, na čijem se izlazu dobijaju signali kanala uzimajući u obzir šum i izobličenje, S "1 (t), S" 2 (t), ..., S "N (t). Zatim se kanalski signali dovode do D 1, D 2, ..., D n koji pretvaraju signale kanala u primarne, uzimajući u obzir smetnje i izobličenje S "1 (t), S" 2 (t), ..., S "N (t).

Rad prenosnog sistema je moguć uz sinhroni (a ponekad i u fazi) uticaj nosilaca na pretvaračke uređaje M u prenosu i množenje P u prijemu. Da bi se to postiglo, na strani odašiljanja, sinkronizirajući signal (SS) se uvodi u signal osnovnog pojasa, a na strani prijema je odvojen od signala osnovnog pojasa pomoću prijemnika sinkronizirajućeg signala (SS).

Višekanalni telekomunikacioni sistemi sa frekventnim multipleksiranjem. Metode formiranja kanalskih signala.

Telekomunikacioni sistem frekventno multipleksiranje se naziva sistem u čijoj linearnoj putanji za prenos signala kanala dodijeljeni su frekventni pojasevi koji se ne preklapaju.

Razmotrimo princip frekventne podjele kanala, koristeći šemu N-kanalnog sistema i frekventne planove u njegovim karakterističnim tačkama.

Slika - Strukturni dijagram N-kanalnog MRP-a sa frekventnim pretvaračem

Harmonične vibracije različitih frekvencija se koriste kao nosioci u MSF-u sa PRC-om. f 1, f 2, ... f n(fluktuacije nosioca):

ψ i(t) = S i

Kanalski signali nastaju kao rezultat modulacije jednog od parametara nosača primarnim signalima C i (t)... Primjenjuju se amplituda, frekvencija i faza modulacija. Frekvencije oscilacija nosioca su odabrane tako da spektri signala kanala S 1 (t) i S 2 (t) nisu preklapali ... Grupni signal S gr (t) primljen u komunikacijskoj liniji je zbir signala kanala

S gr(t) = S 1 (t) + S 2 (t) + ...+ S n(t)

Prilikom odašiljanja duž linearne putanje, signal S gr(t) trpi linearna i nelinearna izobličenja i smetnje n (t) se superponiraju na njega, tako da izobličeni signal stiže na prijemni dio .

U prijemnom dijelu kanalski signali se razdvajaju pomoću propusnih filtara kanala KPF-1, KPF-2, KPF-n, tj. iz grupnog signala izdvaja signale kanala .

Primarni signali se obnavljaju pomoću demodulatora D 1, D 2, ... D n koristeći frekvencije jednake frekvencijama nosilaca u prijenosu.

Planovi frekvencije na svojim karakterističnim tačkama (vidi dijagram)

U FDC-u dominantnu poziciju zauzima AM-SSB modulacija, budući da je ona najkompromisnija.

Slika - Varijante filterskog pojasa za AM-SSB

Formiranje AM-SSB signala u komunikacijskoj tehnici se vrši na dva načina:

1) Metoda filtriranja

2) Metoda fazne razlike

Metoda filtera se češće koristi u MRP tehnologiji, dok se metoda fazne razlike obično koristi u niskokanalnim prijenosnim sistemima.

Metoda filtriranja

Na strani odašiljanja

primjer:

Spektar signala 0,3 - 3,4 kHz. Odredite AM-SSB rezultat ako se kao nosilac koristi harmonijski talas sa frekvencijom od 100 kHz.

Na strani koja prima

Bilješka: Frekvencijska nestabilnost (nepodudarnost) između generirajuće opreme predajne i prijemne strane za primarnu grupu signala (12x CTCH) ne bi trebala biti veća od 1,5 Hz.

Metoda fazne razlike

Princip rada: kolo se sastoji od dva kraka, spojena na ulazu i izlazu pomoću uređaja za razdvajanje (RU). Modulatoru (M 2) jednog kraka, originalni signal i noseća frekvencija se dovode fazno pomaknuti za π / 2 u odnosu na signal i noseću frekvenciju dostavljene modulatoru (M 1) druge ruke. Kao rezultat, samo jedan bočni pojas će oscilirati na izlazu kola. Fazne konture (FK 1, FK FK 2) daju fazni pomak od π / 2.

Uvjet odvajanja za signale kanala u MSP sa CHRK je njihov ortogonalnost, tj.

gdje energetski spektar signala i-tog kanala;

granice frekvencijskog opsega dodijeljene u linearnoj putanji za i-ti kanalni signal.

Širina frekventnog spektra grupnog signala D f S je određen brojem kanala u prenosnom sistemu (N); propusni opseg signala kanala D f i, kao i frekventne karakteristike prigušenja kanalnih band-pass skretnih filtara KPF-1, KPF-2, KPF-n.

Crossover filteri obezbeđuju slabljenje niskog pojasa propusnosti ( apr) i potrebnu količinu slabljenja u opsegu efektivnog zadržavanja ( apod). Između ovih opsega nalaze se filtarske trake crossover filtera. Stoga, signali kanala moraju biti odvojeni zaštitnim prazninama (D fz), čije vrijednosti ne smiju biti manje od filterskih traka.

dakle, širina grupnog signala može se odrediti formulom

D f gr= N× (D fi+ D f s)

budući da je slabljenje skretnih filtera u zaustavnom pojasu konačno ( apod), tada je potpuno odvajanje signala kanala nemoguće. Kao rezultat, međukanalni preslušavanje.

U modernim malim i srednjim preduzećima telefonske komunikacije svakom KTCH-u je dodijeljen frekvencijski opseg od 4 kHz, iako je frekventni spektar emitovanih audio signala ograničen na opseg od 300 do 3400 Hz, tj. širina spektra je 3,1 kHz. Između frekvencijskih opsega susjednih kanala predviđeni su intervali od 0,9 kHz, dizajnirani da smanje nivo međusobne smetnje pri filtriranju signala. To znači da se u višekanalnim komunikacionim sistemima sa frekvencijskom podjelom signala efektivno koristi samo oko 80% propusnog opsega komunikacione linije. Osim toga, potrebno je osigurati visok stepen linearnosti cijele putanje grupnog signala.

Slika - Blok dijagram formacijske opreme

Tema 5. Metode podjele kanala

5.1 Metode razdvajanja kanala: prostorno, linearno (frekventno, vremensko), po obliku. Uvjet linearnog odvajanja kanala. Signali nosioca i modulacija njihovih parametara.

5.2 Višekanalni telekomunikacioni sistemi sa frekvencijskom podjelom kanala. Metode formiranja kanalskih signala.

5.3 Višekanalni telekomunikacioni sistemi sa vremenskom podelom kanala. Komparativna analiza metoda analogno-pulsne modulacije.

Predavanje 6 Metode kodne podjele kanala

(multipleksiranje i višestruki pristup); P princip i glavna karakteristika CDMA ; direktno širenje spektra; m nogochannel proširenje spektra; proširenje spektra skakanjem frekvencije; proširenje spektra skakanjem frekvencije; Ppostupak prolaska govornih podataka u mobilnoj stanici prije slanja u eter; eh volja ćelijskih sistema koji koriste CDMA tehnologiju.

6.1 Klasifikacija prenosnih sistema korišćenjem jednog resursa

Svaki signal zauzima određeni frekvencijski pojas, postoji neko vrijeme, ima ograničenu energiju i širi se u određenom području prostora. U skladu s tim razlikuju se četiri tipa kanalskih resursa: frekvencijski, vremenski, energetski i prostorni.

Problem efikasnog korišćenja resursa zajedničkog kanala se pogoršao zbog potrebe da se obezbedi komunikacija u uslovima neujednačenih i nepredvidivih zahteva potrošača tokom vremena. Prilikom odlučivanja ovo problemi primjenjuju metode multipleksiranja i višestrukog pristupa. Koncepti "multipleksiranja" i "višestrukog pristupa" su slični po tome što impliciraju alokaciju resursa između korisnika. Istovremeno, među njima postoje značajne razlike. At multipleksiranjeresurs komunikacijskog kanala se dodjeljuje putemopća terminalna oprema formiranje e grupni signal S Σ (t). At višestruki pristup, S Σ (t) nastala kao rezultatdodavanje signalakorisnika direktno u kanalu (Sl. 6 .1 ). Na ovoj sliciIS - izvor poruke, TX - predajnik, RX - prijemnik, PS - primalac poruke). Višestruki pristup je tipičan za satelitske kanale, radio kanale, kanale mobilne komunikacije.

Slika 6.1 – Sistem prenosa višestrukog pristupa

M ultiplexing je baziran na uobičajenom hardveru, a višestruki pristup (MD) koristi određene procedure (protokole) implementirane od strane softvera pohranjenog u memoriji svakog terminala. Fig unke 6. 2 prikazuje metode multipleksiranja.

U većini slučajeva, zamultipleksiranjekanalu, izvoru poruke se dodjeljuje poseban signal koji se zove kanal. Signali kanala modulirani porukom se kombinuju da formiraju signal osnovnog pojasa S gr (t) ... Ako je operacija sindikata linearna, onda S gr (t) = S Σ (t) ... će biti linearni grupni signal. Obično se formira linearnim zbrajanjem modulisanih signala kanala.

Riža unok 6.2 - Metode multipleksiranja

U sistemima tzv. kombinovanog multipleksiranja, signal baznog pojasa se generiše pomoću određene logičke (nelinearne) obrade, usled koje svaki element generisanog signala prikazuje informaciju (kombinaciju simbola) iz svih IC-ova. . Klasičan primjer takvog sistema je dvofrekventni telegrafski sistem. Četiri frekvencije se koriste za prenos četiri kombinacije simbola dva kanala: f 1 - 00, f 2 - 01, f 3 - 10, f 4 - 11.

Linearni grupni separator signala S Σ (t) je skup linearnih selektivnih kola, od kojih svaki bira samo svoj vlastiti signal kanala i, idealno, uopće ne reagira na signale drugih kanala. Da bi se postiglo ovo idealno razdvajanje, neophodno je i dovoljno da modulirani signali kanala čine skup linearno nezavisnih signala. Ortogonalni ansambli signala se obično koriste kao takvi signali.

U klasi linearnog multipleksiranja, prema obliku karakteristične osobine kanalnog signala, vremenska podela kanala (TDM), frekventna separacija (FDM) i razdvajanje kanala prema obliku signala, naziva se multipleksiranje kodne podele (QDC ), razlikuju se. Umjesto izraza "separacija", koristi se i izraz "sabijanje". Sa FDC, frekvencijski pojas zajedničkog kanalaΔ f dijeli se na nekoliko užih trakaΔ f i , od kojih svaki formira IS kanal. Sa VRK, cijela trakaΔ f dostavlja se naizmjence u određenim intervalima raznim izvorima za prijenos poruka. Kod QKD-a ne postoji podjela zajedničkog kanala između IC-a ni po frekvenciji ni po vremenu. Kanalski signali različitih IC-a, koji se preklapaju u vremenu i frekvenciji, ostaju ortogonalni zbog razlike u obliku, što osigurava njihovo razdvajanje.

Moguće su varijante kombinovanja ovih metoda. Dakle, u mobilnim komunikacijama, kao metodavišestruki pristupKombinacije CHRK i VRK, VRK i KKK su u širokoj upotrebi. U prvoj kombinaciji, svaki frekventni kanal je dostupan za nekoliko korisnika u određenim vremenskim periodima. Sa drugom kombinacijom u frekvencijskom opseguΔ f formiraju kanale sa vremenskom podjelom, koji se na principima QKD-a obezbjeđuju za više korisnika.

Prilikom organiziranja višekanalnog prijenosa informacija, kanalni signali se mogu distribuirati na unaprijed određen način između izvora poruka. Takva brtva se naziva zaptivač fiksnog kanala. Odgovarajući višekanalni sistem prenosa će se takođe zvati sistem safiksni kanali... Moguća je i ovakva organizacija višekanalnog prijenosa informacija kada se kanalni signali ne distribuiraju unaprijed između izvora, već se po potrebi dodjeljuju svakom izvoru. Takav pečat se naziva pečat salabavi kanali... Očigledno, za ispravno razdvajanje kanala u sistemima sa nedodijeljenim kanalima, potrebno je nekako prenijeti informaciju o adresi na prijemnu stranu.

Uvedeni osnovni koncepti i definicije za višekanalni sistemi su primjenjivi na sistemevišestruki pristup(MD) ... Do danas je proučavan i predložen veliki broj različitih MD metoda. Razlikuju se po načinu na koji je kolektivni resurs kanala dodijeljen (fiksan ili dinamičan), prirodi procesa donošenja odluka (centralizovan ili distribuiran) i stepenu prilagođavanja načina pristupa promjenjivim uvjetima.

Višestruki pristup je tipičan za satelitske kanale (u ovom slučaju se koristi termin "višestruki pristup"), radio kanale (paketna radio komunikacija), kanale mobilne komunikacije, kao i za višestruke telefonske linije, lokalne mreže.

Sve postojeće MD metode mogu se grupisati i način upravljanja alokacijom resursa zajedničkog kanala može se odabrati kao osnova za klasifikaciju (Sl. Unok 6.3).

Riža unok 6.3 - Višestruke metode pristupa

Protokoli slučajnog pristupa.U slučaju slučajnog MD, cjelokupni resurs komunikacionog kanala je predstavljen kao jedan kanal, pristup kojem se dešava nasumično, zbog čega je moguća kolizija paketa prenesenih informacija. Dopisnici se pozivaju da izvrše određeni niz radnji kako bi riješili konflikt. Svaki korisnik, ako je potrebno, može prenijeti podatke na kanal bez eksplicitnog pregovaranja s drugim korisnicima. Prisustvo povratnih informacija omogućava korespondentima u interakciji da kontrolišu prolaz prenesenih informacija.

Postoje dvije opcije za implementaciju strategije slučajnog pristupa: besmisleni nosilac i osjećaj nosioca.

Slučajni pristupbez kontrole nosiocasastoji se u tome da ukoliko je potrebno prenijeti podatke, korisnički terminal odmah počinje sa slanjem paketa. Pošto se paketi prenose bez sinhronizacije jedan s drugim, mogu se preklapati, što uzrokuje međusobne smetnje. Kada dođe do takvog sukoba, kao što je vidljivo povratnim signalom, terminali ponovo šalju oštećene pakete. Kako bi se izbjeglo ponavljanje kolizija, vremenski slotovi prije početka ponovnog prijenosa na svakom terminalu su nasumično odabrani.

Slučajni pristupsa senzorom nosiocapretpostavlja mogućnost kontrole dostupnosti prenosa informacija od strane drugih dopisnika. U nedostatku prijenosa podataka, dostupni su nezauzeti vremenski sloti za prijenos njihovih informacija. U slučaju kolizije, korisnici odlažu prijenos paketa na određeni vremenski intervalΔ t ... Trenutno postoje dvije vrste protokola:uporan i nestabilan... Razlika je u tome što u prvom slučaju korisnici mobilnih objekata, detektujući kolizije, započinju prenos odmah, a u drugom, nakon određenog vremenskog intervala.

Fiksni protokoli za pričvršćivanje resursakanali obezbeđuju statičku distribuciju resursa kanala između korisnika. Najtipičniji predstavnici ove vrste protokola su višestruki pristup s frekvencijskom podjelom (FDMA), višestruki pristup s vremenskim podjelom (TDMA), višestruki pristup s podjelom koda (CDMA).

Fiksna fiksacija resursa kanala ne može da obezbedi dinamički promenljive zahteve korisnika mreže, tj. ima strogu kontrolu.

Metode dodjeljivanje resursa na zahtjevomogućavaju vam da se riješite nedostataka svojstvenih gornjim metodama, ali pretpostavljate detaljne i jasne informacije o zahtjevima korisnika mreže. Po prirodi procesa donošenja odluka, metode dodjeljivanja resursa na zahtjev se dijele nacentralizovano i distribuirano.

Centralizovanometode dodjele resursa na zahtjev, koje karakterizira prisustvo zahtjeva za prijenos sa terminala izvora poruke. Odluku o obezbjeđivanju resursa donosi centralna stanica. Odgovarajući protokoli se razlikuju po prisutnosti redundantnih kanala strogo dodijeljenih svakom mobilnom objektu i prisutnosti centralne kontrolne stanice. Protokoli se odlikuju visokom vrijednošću faktora iskorištenosti propusnog opsega bazne stanice, ali su kritični za smetnje u funkcionisanju kontrolnog sistema.

Distribuirano Metode dodjele resursa na zahtjev razlikuju se po tome što svi korisnici obavljaju iste operacije bez pribjegavanja pomoći centralne stanice, te koriste dodatne informacije o uslugama koje se međusobno razmjenjuju. Svi distribuirani algoritmi upravljanja zahtijevaju razmjenu kontrolnih informacija između korisnika. Protokole karakterizira rigidna dodjela kanala rezervacije pokretnom objektu. Istovremeno, svaki objekt ima tablicu za dodjelu kanala zahtjeva, tako da svaki mobilni objekt u bilo kojem trenutku ima informaciju o stanju cijele mreže.

Kombinovano metode predstavljaju kombinacije prethodnih metoda alokacije resursa, te implementiraju strategije u kojima je izbor metode prilagodljiv za različite korisnike kako bi se dobile karakteristike korištenog kanalskog resursa bliske optimalnim. Kao kriterij optimalnosti, u pravilu se uzima faktor iskorištenosti propusnog opsega kanala. Na osnovu protokola ovog tipa, parametri se prilagođavaju specifičnoj situaciji u mreži.

Dakle, svaki od razmatranih metoda alokacije resursa ima prednosti i nedostatke. U praksi je preporučljivo imati čitav skup metoda i izvršiti adaptivni prijelaz s jedne metode na drugu pod određenim promjenama radnih uslova.

6.2 Princip i glavna karakteristika CDMA

Popularni n Princip rada ćelijskih komunikacionih sistema (CCS) sa multipleksiranjem kodne podele može se objasniti na sledeći način ja sam primjer ohm ... Pretpostavimo da sjeditestanica čekaonica... Na svakoj kameji postoje dvije osobe. Jedan par priča jedno s drugim na engleskom, drugi na ruskom, treći na njemačkom itd. Dakle, u sali svi pričaju u isto vrijeme v jednom frekvencijskom opsegu (govor od 3 kHz do 20 kHz), dok razgovarate sa protivnikom, razumete samo njega, ali čujete sve.

Principi kodne podjele CDMA komunikacionih kanalazasnivaju se na upotrebi širokopojasnih signala (BSS), čiji propusni opseg znatno premašuje širinu pojasa potrebnu za konvencionalni prijenos poruka, na primjer, u sistemima uskopojasnog frekvencijskog multipleksiranja (FDMA). Glavna karakteristika NLS-a je baza signal, definisan kao proizvod širine njegovog spektra F za njegovo trajanje T :

B = F * T

Kao rezultat množenja signala pseudo-slučajnog izvora šuma s informacijskim signalom, energija potonjeg se distribuira u širokom frekvencijskom pojasu, odnosno širi se njegov spektar. U ugrađenim radio uređajima X Spread Spectrum tehnologija(distribuirani spektar),širenje spektra prenošenog signala vrši se pomoću pseudoslučajnog niza (Pseudorandom Number, PN), koji specificira algoritam distribucije.Svaki prijemnik mora znati sekvencu kodiranja da bi dekodirao poruku. Uređaji sa različitim PN-ovima zapravo se ne "čuju". S obzirom da je snaga signala raspoređena u širokom propusnom opsegu, sam signal je "skriven" u šumu i po svojim spektralnim karakteristikama također podsjeća na šum u radio kanalu.

Metodu širokopojasnog prenosa detaljno je opisao K. Shannon, koji je uveo koncept kapaciteta kanala i uspostavio odnos između mogućnosti prenosa informacija bez grešaka preko kanala sa datim odnosom signal-šum i frekvencijom. opseg dodijeljen za prijenos informacija. Za bilo koji dati omjer signal-šum, niska stopa grešaka u prijenosu se postiže povećanjem propusnog opsega dodijeljenog za prijenos informacija.

U digitalnim komunikacionim sistemima koji prenose informacije u obliku binarnih simbola, trajanje NLS T i brzinu poruka WITH povezane omjerom T = 1 / C ... Dakle, baza signala B = F / C karakteriše širenje NLS spektra (S shps ) u odnosu na spektar poruke.Širina spektra je određena minimalnim trajanjem impulsa ( t 0), tj. F = 1 / t 0 i B = T / t 0 = F / Δ f (Δ f - širina spektra informacionog signala).

Širenje frekventnog spektra prenošenih digitalnih poruka može se vršiti različitim metodama i/ili njihovom kombinacijom. Navedimo glavne:

1. direktno širenje frekvencijskog spektra ( DSSS-CDMA);
2. višekanalni prošireni spektar(MC-CDMA)
3. skokovita promjena u frekvenciji nosioca ( FHSS-CDMA).

6. 3 Direktno prošireni spektar - DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

Kanali saobraćaja sa ovom metodom podjele medija stvaraju aplikacije jesti širokopojasni kodom modulirani radio signal - bučno signal koji se prenosi na kanal koji je zajednički za druge slične predajnike u jednom širokom frekventnom opsegu. Kao rezultat rada nekoliko predajnika, zrak u ovom frekventnom opsegu postaje još više nalik šumu. Svaki predajnik modulira signal koristeći trenutno dodijeljenu pojedinačnu numeričku vrijednost za svakog korisnika. kod , prijemnik podešen na sličan kod, vi dijeli od ukupnog radio signala a dio koji je namijenjen ovom prijemniku. Eksplicitno nedostaje privremeni ili učestali podjelom kanala, svaki pretplatnik stalno koristi cijelu širinu kanala, prenoseći signal u zajednički frekventni opseg, a primajući signal iz zajedničkog frekventnog opsega. U ovom slučaju, kanali za širokopojasni prenos i prijem su u različitim frekventnim opsezima i ne ometaju jedan drugom. Propusni opseg jednog kanala je veoma širok, razgovore pretplatnici se međusobno preklapaju, ali pošto su njihovi kodovi modulacije signala različiti, mogu se razlikovati hardverom i softverom prijemnika.

Technics proširenje spektraomogućava vam da povećate propusnost uz zadržavanje iste jačine signala. Preneseni podaci se kombinuju sa bržim pseudo-slučajnim signalom nalik šumu koristeći operaciju ILI koja se međusobno isključuje po bitovima.(xor - zbrajanje po modulu 2) (Slika 6.4)... Signal podataka sa širinom impulsa T b kombinovano korišćenjem operacije OR(dodato po modulu 2)sa signalnim kodom čija je širina impulsa T c (širina propusni opsegproporcionalan 1 / T, gdje je T - vrijeme prijenosa od jednog bita), pa je propusni opseg signala podataka 1 / T b, i propusni opseg primljenog signala je 1 / T c. Pošto je T c mnogo manji od T b , širina opsega primljenog signala je mnogo veća od širine izvornog signala prenesenih podataka. Veličina T b / T c je baza signala i u određenoj mjeri definira gornju granicu broja korisnika koje podržava bazna stanica. privremeno.

Slika 6.4 - Kodiranje diskretnog signala (vremenski domen)

At koristeći metodu DSSS-CDMA uskopojasni signal (sl unok 6.5 ) se množi sa pseudo-slučajnim nizom (PSP) s periodom ponavljanja T uključujući N trajanje bita sekvence t o svaki. U ovom slučaju, baza NPS je numerički jednaka broju PSP elemenata B = N * t 0 / t 0 = N.

Crtanje 6.5 - Blok dijagram kodiranja i spektra signala

Dakle, da se pomeri noseća fazasa faznim pomakomkoristi se brzi bit stream. Širina pojasa se umjetno proširuje povećanjem brzine prijenosa podataka (povećanjem broja prenijetih bitova).Ovo se radi zamjenom svakog bita informacija s nizom od deset ili više bitova.nazvan "čips". U ovom slučaju, frekvencijski pojas se također proporcionalno širi. Takve sekvence bitova se nazivaju nalik na buku ili PN. Ove binarne sekvence su posebno generirane tako da je broj nula i jedinica približno jednak. Svaki od nultih bitova informacionog toka zamijenjen je PN kodom, a oni invertiranim PN kodom. Ova modulacija pozvao modulacija sa inverzijom bita. Ovo miješanje rezultira PN signalom. U korelatoru, neinvertirani PN kod koji se blisko poklapa s lokalnim PN kodom generira malo informacija " 0 ". Istovremeno, sekvenca koja odgovara" 1 “, vodi do potpunog dekorelacija pošto je PN kod invertiran za ovaj informacioni bit. Tako će korelator proizvesti tok jedinica za invertiranu PN sekvencu i tok nula za neinvertiranu, što će značiti obnavljanje prenesene informacije. Ponekad se koristi fazni pomak od 180 stepeni za prenos rezultujućeg toka bitova, koji se naziva binarno fazno pomeranje (BPSK). Ili (najčešće) se prijenos realizuje kvadraturnim faznim pomakom (QPSK), odnosno dva bita (broj od 0 do 4) se istovremeno prenose, kodirana sa četiri različita fazna pomaka noseće frekvencije. Predajnik s jednim PN kodom ne može generirati potpuno iste bočne trake (spektralne komponente) kao drugi predajnik koristeći drugačiji PN kod.

Prijem NLS-a vrši se optimalnim prijemnikom, koji za signal sa poda ness sa poznatim parametrima izračunava korelacijski integral

z = ∫ x (t) u (t) dt,

gdje je x (t) - ulazni signal, koji je zbir korisnog signala u (t) i buka n (t) (u slučaju bijelog šuma). Zatim vrijednost z se upoređuje sa pragom Z ... Vrijednost korelacionog integrala se nalazi pomoću korelatora ili podudarnog filtera. Korelator "komprimira" spektar širokopojasnog ulaznog signala množeći ga referentnom kopijom u (t) sa naknadnim filtriranjem, što dovodi do poboljšanja odnosa signal-šum na izlazu korelatora u V puta u odnosu na ulaz.

Rezultirajuća dobit u omjeru signal-šum na izlazu prijemnika je funkcija omjera širine pojasa širokopojasnog signala u odnosu na bazne signale: što je veće širenje, veće je pojačanje. U vremenskom domenu, to je funkcija omjera bit rate digitalnog toka u radio kanalu prema bit rateu osnovnog informacijskog signala. Za standard IS-95(prvi standard CDMA) odnos je 128puta, ili 21 dB. Ovo omogućava sistemu da radi na nivou smetnji koji premašuje nivo korisnog signala za 18 dB, pošto obrada signala na izlazu prijemnika zahteva da nivo signala premaši nivo smetnje za samo 3 dB. U realnim uslovima nivo smetnji je mnogo manji. Osim toga, širenje signala (do 1,23 MHz) može se posmatrati kao primjena tehnika diverziteta prijemnih frekvencija. Širenje signala na radio stazi je podložno blijeđenju zbog višeputnog širenja. U frekvencijskom domenu, ovaj fenomen se može smatrati efektom notch filtera sa promjenjivim opsegom zareza (obično ne više od 300 kHz). AMPS(analogni mobilni standard)ovo odgovara potiskivanju deset kanala, a u CDMA sistemu je potisnuto samo oko 25% spektra signala, što ne izaziva posebne poteškoće pri vraćanju signala u prijemniku(Slika 6.6). AMPS propusni opseg jednog kanala 30 kHz, in GSM - 200 kHz).

Slika 6.6 - Utjecaj uskopojasnih smetnji (a) i fadinga (b) na širokopojasni signal.

Izuzetno korisna osobina DSSS uređaja je da zbog veoma niskog nivoa snage njegov signal da praktično jesune ometaju uobičajene radio uređaje(uskopojasne velike snage), budući da ovi drugi uzimaju širokopojasni signal za šum unutar prihvatljivog opsega. Na drugoj strani - konvencionalni uređaji ne ometaju širokopojasne, jer njihovi signali velike snage "šume" svaki samo u svom uskom kanalu i ne mogu u potpunosti prigušiti širokopojasni signal. Kao tankom olovkom, ali veliko napisano slovo bi bilo zasenčeno podebljanim flomasterom - ako potezi nisu u nizu, moći ćemo da pročitamo slovo.

Kao rezultat toga, možemo reći da korištenje širokopojasnih tehnologija omogućava korištenje istog dijela radio spektra dvaput - konvencionalni uskopojasni uređaji i "povrh njih" širokopojasni uređaji.

Sumirajući, možemo istaknite sljedeće bitan svojstva NLS-tehnologije, barem za metodu direktne sekvence:

P rezistencija na antibiotike;

mala smetnje sa drugim uređajima;

To povjerljivost prenosa;

eh ekonomičan u masovnoj proizvodnji;

v mogućnost ponovnog korištenja istog dijela spektra.

6.4 Višekanalni proširenje spektra MC-CDMA (Multi Carrier)

Ova metoda je podskup DSSS-a. Godine 1993. Institut za komunikacijsku tehnologiju uveo je novu šemu sinhronog dijeljenja. Predložena šema kombinuje prednosti DS-CDMA sa efikasnim ortogonalnim frekvencijskim multipleksiranjem ( OFDM ). Nova šema dijeljenja naziva se CDMA višefrekventna ( MC-CDMA) ili kao OFDM-CDMA , i ima visoku fleksibilnost i efikasnost propusnog opsega uporedivu sa DS-CDMA.

U MC-CDMA sistemu, bitovi nakon kodiranja kanala se konvertuju učips množenjem sa sekvencom koda za razdvajanje korisnika, koji je neophodan da se smetnje između pretplatnika minimizira. Ortogonalne Walsh funkcije se koriste za generiranje ovih kodova. Ključno svojstvo MC-CDMA sistema je da se prenose svi čipovi povezani sa jednim bitom kodaparalelno u uskopojasnim podkanalima, koristeći OFDM.

Ovo se može jasno vizualizirati razmatranjem ove tehnologije zasnovane na standardu 802.11(Radio Ethernet) ... Zamislimo da je cijeli "široki" frekvencijski opseg podijeljen na određeni broj podkanala - (prema 802.11 - 11 kanala). Svaki preneseni bit informacije pretvara se, prema određenom algoritmu, u niz od 11 bitova, ovih 11 bitova se prenose istovremeno i paralelno, koristeći svih 11 podkanala. Prilikom prijema, rezultujuća sekvenca bitova se dekodira koristeći isti algoritam kao i za kodiranje. Drugi par prijemnik-predajnik može koristiti drugačiji algoritam kodiranja-dekodiranja, i može postojati mnogo takvih različitih algoritama.

Očigledan rezultat korištenja ove metode je zaštita prenesenih informacija od prisluškivanja („strani“ prijemnik koristi drugačiji algoritam i neće moći dekodirati informacije sa drugog predajnika osim svog). Ali još jedno svojstvo opisane metode pokazalo se važnijim. Leži u činjenici da zahvaljujući 11-strukom viškovi transfer se može odbacitisignal vrlo male snage(u poređenju sa nivoom snage signala kada se koristi konvencionalna uskopojasna tehnologija),bez povećanja veličine antena... Istovremeno, odnos nivoa emitovanog signala i nivoa je znatno smanjen. buka , (tj. slučajne ili namjerne smetnje), tako da se signal koji se prenosi već, takoreći, ne razlikuje u opštoj buci. Ali zahvaljujući 11-strukoj redundanciji, prijemni uređaj će ga i dalje moći prepoznati. Ovootprilike isto kao napisano na 11 listova ista riječ i neke listovi ispostavilo se da je napisano nečitljivim rukopisom, drugi su napola izbrisani ili na izgorjelom papiru - ali ipak, u većini slučajeva, moći ćemo utvrditi koja je to riječ upoređivanjem svih 11 primjeraka.

U ovoj fazi, širina pojasa od 1, 25 MHz podijeljeno na 512 podnosaca. Utvrđeno je da su manje osjetljivi na probleme blizu dalekog polja od DS-CDMA sistema tokom testiranja.

6.5 Širenje sa skokovima frekvencije

Preskakanje frekvencije nosioca treći način (pirinač unok 6.7 ), vrši se brzim podešavanjem izlazne frekvencije sintisajzera u skladu sa zakonom formiranja pseudo-slučajnog niza (Frequency Promjenjivi CDMA proširenog spektra - FHSS-CDMA). Svaka frekvencija nosioca i pridruženi bočni pojasevi moraju ostati unutar FCC specificiranog opsega(Američka Federalna komisija za komunikacije)... Samo kada željeni primalac zna sekvencu frekvencijskih skokova predajnika, njegov prijemnik može pratiti ove skokove frekvencije.

Rice unoc 6.7 - Rasprostranjeni spektar nosioca skakanja

Kod frekventnog kodiranja sa preskakanjem frekvencije (FHSS), cjelokupni propusni opseg dodijeljen za prijenos je podijeljen na više podkanala (prema standardu 802.11, ovih kanala je 79). Svaki predajnik koristi samo jedan od ovih podkanala u isto vrijeme, redovno skačući s jednog podkanala na drugi. Standard 802.11 ne fiksira frekvenciju takvih skokova - može se postaviti drugačije u svakoj zemlji. Ovi skokovi se javljaju sinhrono na odašiljaču i prijemniku u unaprijed određenom pseudo-slučajnom nizu poznatom obojici; jasno je da je bez poznavanja redosleda prebacivanja nemoguće dobiti i brzinu.

Drugi par predajnik-prijemnik će koristiti drugačiju sekvencu skakanja frekvencije, postavljenu nezavisno od prvog. Takvih sekvenci može biti mnogo u jednom frekventnom opsegu i na jednom području vidnog polja (u jednoj "ćeliji"). Jasno je da sa povećanjem broja istovremenih prenosa raste i verovatnoća sudara, kada su, na primer, dva predajnika istovremeno skočila na frekvenciju br. 45, svaki u skladu sa svojim redosledom, i prigušila jedan drugog. Za slučajeve kada dva predajnika pokušavaju da koriste istu frekvenciju u isto vrijeme, postoji protokol za rješavanje kolizije u kojem predajnik pokušava ponovo poslati podatke na sljedećoj frekvenciji u nizu.

6 . 6 Mreže zasnovane na CDMA

Istorijat i opšte odredbe

1991. - Nacrt standarda IS-95 koji je razvio Qualcomm.

1993. - Udruženje telekomunikacijske industrije (TIA - Udruženje telekomunikacijske industrije) odobrilo je osnovnu verziju IS-95, au julu 1993. američka Federalna komisija za komunikacije (FCC) prepoznala je Qualcommovu predloženu digitalnu ćelijsku tehnologiju kao IS-95 zasnovanu na CDMA.

1995 - Rad prvog komercijalnog sistema mobilne mobilne komunikacije on CDMA IS-95 tehnologija u Hong Kongu.

Code Division mreže i uređaji sa višestrukim pristupom su zasnovani na TIA standardima. To su uglavnom standardi:

IS-95 CDMA - radio interfejs; IS-96 CDMA - Glasovne usluge;

IS-97 CDMA - mobilna stanica;IS-98 CDMA - bazna stanica;

IS-99 CDMA - usluge prijenosa podataka.

Stanica 2. generacije cdma One implementirana je na osnovu niza standarda. Kasnije su ove ideje razvijene u standardu treće generacije širokopojasnog sistema CDMA - 2000.

Osnovne usluge: str prijenos podataka i glasa brzinama od 9,6 kbps, 4,8 kbps, 2,4 kbps; m međugradski poziv; R oaming (nacionalni i međunarodni); sledeći poziv; P prosljeđivanje poziva (bez odgovora, zauzeto); konferencijski poziv; i Indikator poruke na čekanju; govorna pošta ; T Tekstualni prijenos i prijem poruka.

Mrežna arhitektura

Slika 6.8 prikazuje generalizirani blok dijagram CDMA IS-95 mobilne mobilne radio mreže.

Glavni elementi ove mreže (BTS, BSC, MSC, OMC) po sastavu se poklapaju sa elementima koji se koriste u mrežama ćelijske vremenske podjele (na primjer, GSM). Glavna razlika je u tome što CDMA IS-95 mreža uključuje uređaje za procjenu kvaliteta i odabir blokova (SU - Selector Unit). Osim toga, za implementaciju procedure meke primopredaje između baznih stanica kojima upravljaju različiti kontroleri (BSC), uvode se dalekovodi između SU i BSC (Inter BSC Soft handover). U mobilnom komutacijskom centru (MSC) dodat je transkoder (TCE - Transcoder Equipment) koji pretvara uzorke govora, format podataka iz jednog digitalnog formata u drugi.

Qualcommov CDMA sistem je dizajniran da radi u frekvencijskom opsegu od 800 MHz. Ona izgrađen metodom direktnog širenja frekvencijskog spektra na osnovu upotrebe 64 vrste sekvenci formiranih prema zakonu Walshovih funkcija. Za prijenos glasovnih poruka odabran je uređaj za pretvaranje govora sa CELP algoritmom sa stopom konverzije od 8000 bit/s (9600 bit/s u kanalu). Mogući načini rada pri brzinama od 4800, 2400, 1200 bit/s.

Standard koristi odvojenu obradu reflektovanih signala koji pristižu sa različitim kašnjenjima, i njihovo naknadno dodavanje težine, što značajno smanjuje negativan uticaj višeputnog efekta. Sa odvojenom obradom zraka u svakom prijemnom kanalu na bazi stanice Koriste se 4 korelatora koji rade paralelno, a 3 korelatora se koriste na mobilnoj stanici. Prisustvo korelatora koji rade paralelno omogućava meki režim "primopredaje" pri prelasku sa ćelije na ćeliju.

Unok riže 6.8 - Arhitektura CDMA mreže

Soft "handoff" način rada se javlja kontrolom mobilne stanice s dvije ili više baznih stanica. Transkoder, koji je dio glavne opreme, ocjenjuje kvalitet prijema signala sa dvije bazne stanice uzastopno okvir po okvir. Proces odabira najboljeg okvira dovodi do toga da se rezultirajući signal može generirati u procesu kontinuiranog prebacivanja i naknadnog "lijepljenja" okvira koje primaju različite bazne stanice koje učestvuju u "primopredaji".

Saobraćaj i kontrolni kanali

U CDMA, kanali za prijenos sa bazne stanice na mobilnu stanicu nazivaju se Forward. Kanali za bazna stanica za primanje informacija od mobilnog nazivaju se Reverse. Za povratni kanal, IS-95 definiše frekvencijski opseg od 824 do 849 MHz. Za prednji kanal - 869-894 MHz. Prednji i povratni kanali su razdvojeni intervalom od 45 MHz. Korisnički podaci se pakuju i prenose u kanalu sa propusnim opsegom od 1,2288 Mbps. Kapacitet promotivne veze je 128 telefonskih veza sa brzinom saobraćaja od 9,6 Kbps. Prikazana je kompozicija kanala u CDMA standardu IS-95 pirinač unke 6.9.

U standardu IS-95 koristi različite vrste modulacije za kanale naprijed i nazad. Na direktnoj vezi, bazna stanica istovremeno prenosi podatke za sve korisnike u ćeliji koristeći različite kodove za odvajanje kanala za svakog korisnika. Pilot signal se takođe prenosi, ima veći nivo snage, omogućavajući korisnicima da se sinhronizuju acija.

Riža unok 6.9 - CDMA saobraćaj i kontrolni kanali

U suprotnom smjeru, mobilne stanice reagiraju asinhrono (bez korištenja pilot signala), pri čemu je nivo snage koji stiže na baznu stanicu sa svake mobilne stanice isti. Ovaj način rada je moguć zbog kontrole snage i kontrole snage mobilnih pretplatnika preko servisnog kanala.

Direktni kanali

Podaci o prednjem saobraćajnom kanalu grupišu se u okvir od 20 ms. Korisnički podaci, nakon prethodnog kodiranja i formatiranja, se prepliću kako bi se prilagodila trenutna brzina prijenosa podataka, koja može varirati. Zatim se spektar signala širi množenjem sa jednom od 64 pseudo-slučajne sekvence (zasnovane na Walshovim funkcijama) do vrijednosti od 1,2288 Mbps. Svakom mobilnom pretplatniku je dodijeljen PSP uz pomoć kojeg th njegovi podaci će biti odvojeni od podataka drugih pretplatnika. Ortogonalnost PRS-a je osigurana simultanim sinhronim kodiranjem svih kanala u ćeliji (tj. fragmenti koji se koriste u svakom trenutku vremena su ortogonalni). Kao što je već pomenuto, sistem prenosi pilot signal (kod) tako da mobilni terminal može da kontroliše karakteristike kanala, prima vremenske oznake, obezbeđujući faznu sinhronizaciju za koherentnu detekciju. Za globalnu mrežnu sinhronizaciju, sistem takođe koristi GPS radio oznake.(Global Position System) sateliti.

Sastav direktnih kanala

Pilot kanal je dizajniran da uspostavi početnu sinhronizaciju, kontroliše nivo signala bazne stanice u vremenu, frekvenciji i fazi i identifikuje baznu stanicu.

Sinhronizirajući kanal (SCH) održava nivo emisije pilota kao i fazu pseudo-slučajnog niza bazne stanice. Sinhronizacijski kanal prenosi sinkronizirajuće signale mobilnim terminalima brzinom od 1200 bauda.

Kanal za emitovanje kratkih poruka, Pejdžing kanal, koristi se za pozivanje mobilne stanice. Broj kanala je do 7 po ćeliji. Nakon prijema signala poziva, mobilna stanica šalje signal potvrde baznoj stanici. Nakon toga, informacije o postavljanju veze i dodjeli komunikacijskog kanala se prenose na mobilnu stanicu putem kanala za emitiranje poziva. Radi na 9600, 4800, 2400 bauda.

Forward Traffic Channel (FTCH) je dizajniran za prenos glasovnih poruka i podataka, kao i kontrolnih informacija sa bazne stanice na mobilnu; prenosi sve korisničke podatke.

Za pružanje različitih komunikacijskih usluga u CDMA koriste se dvije vrste kanala. Prvi se zove glavni, a drugi dodatni. Usluge koje se pružaju kroz ovaj par kanala zavise od komunikacijske šeme. Kanali se mogu prilagoditi za određenu vrstu usluge i raditi s različitim veličinama okvira koristeći bilo koju vrijednost brzine iz dva raspona brzina: RS-1 (1200, 2400, 4800 i 9600 bps) ili RS-2 (1800, 3600, 7200 i 14400 bps). Detekcija i odabir brzine prijema se vrši automatski.

Svakom logičkom kanalu je dodijeljen vlastiti Walsh kod, kao što je naznačeno u Unke riža 6.10 ... Ukupno, jedan fizički kanal može imati 64 logička kanala, budući da su Walshove sekvence kojima su dodijeljeni logički kanali ukupno 64, a svaki od njih ima dužinu od 64 bita. Od svih 64 kanala:

1. 1. kanalu je dodijeljen prvi Walsh kod (W0), koji odgovara pilot kanalu;
2. trideset drugi Walsh kod (W32) je dodijeljen sljedećem kanalu, sljedećih sedam kanala također ima svoje Walshove sekvence (W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7) kojima odgovaraju kanali za pejdžing;
3. 55 kanala namijenjeno je za prijenos podataka preko direktnog saobraćajnog kanala.

Riža unok 6.10 - Direktna struktura kanala

Sastav povratnih kanala

Pristupni kanal (ACH) omogućava mobilnoj stanici da komunicira sa baznom stanicom kada mobilna stanica još ne koristi saobraćajni kanal. Pristupni kanal se koristi za uspostavljanje poziva i odgovora na kanalu za pejdžing, komandi i zahteva za registraciju mreže. Pristupni kanali se kombinuju (kombinuju) sa kanalima poziva.

Kanal obrnutog saobraćaja (RTCH) prenosi glasovne poruke i kontrolne informacije od mobilne stanice do bazne stanice.

Glavne karakteristike sistemi

Frekvencijski opseg MS prijenosa	824,040 - 848,860 MHz
BTS frekvencijski opseg prijenosa	869,040 - 893,970 MHz
BTS relativna nestabilnost nosioca	+/- 5*10 -8
Relativna nestabilnost frekvencije nosioca MS	+/- 2,5*10 -6
Tip modulacije nosioca	QPSK (BTS), O-QPSK (MS)
Širina spektra emitovanog signala:- 3 dB 40 dB	1,25 MHz 1,50 MHz
Frekvencija takta memorijskog opsega M-funkcije	1,2288 MHz
Broj BTS kanala na 1 frekvenciji nosioca	1 pilot kanal 1 kanal za sinhronizaciju 7 kanala za osobe. poziv 55 komunikacijskih kanala
Broj MS kanala	1 pristupni kanal 1 kanal komunikacije
Brzina prijenosa u kanalima: - sinhronizacija U kanalu ličnog poziva i pristupa U kanalima komunikacije	1200 bps 9600, 4800 bps 9600, 4800, 2400, 1200 bps
BTS kodiranje	Konvolucijski kod R = 1/2, K = 9
MS kodiranje	Konvolucijski kod R = 1/3, K = 9
Potreban energetski odnos bita informacija za prijem	6-7 dB
BTS maksimalna efektivna snaga zračenja	50 vati
Maksimalna efektivna snaga zračenja MS	6,3 - 1,0 W

6.7 Redoslijed prolaska govornih podataka u mobilnoj stanici prije slanja u eter

R Razmotrite blok dijagram obrnutog saobraćajnog kanala(Slika 6.11) ... U kanalu naprijed i nazad, ovaj obrazac se ponavlja; ovisno o tome koji je kanal trenutno u upotrebi, neki blokovi ove šeme su isključeni.

1. Govorni signal ulazi u govorni kodek - u ovoj fazi govorni signal se digitalizuje i komprimuje pomoću CELP algoritma.

Princip je sljedeći. Tok podataka se upisuje u matricu red po red. Kada je matrica puna, počnite daj to cha po kolonama. Shodno tome, kada se nekoliko bitova informacija izobliči u eteru zaredom, kada se primi niz grešaka, prolazeći kroz inverznu matricu, ona se pretvara u pojedinačne greške.

Slika 6.11 - Strukturni dijagram a povratni saobraćajni kanal

4. Dalje, signal ulazi u jedinicu kodiranja (od prisluškivanja) - maska ​​(sekvenca) dužine 42 bita je superponirana na informaciju. Ova maska ​​je klasifikovana. Uz neovlašteno presretanje podataka u zraku, nemoguće je dekodirati signal bez poznavanja maske. Metoda nabrajanja svih mogućih vrijednosti nije efikasna jer kada generirate ovu masku, ponavljajući sve moguće vrijednosti, morat ćete generirati 8, 7 triliona 42-bitnih maski.

5. Blok za množenje Walshovim kodom - digitalni tok podataka se množi nizom bitova koje generiše Walshova funkcija.

U ovoj fazi kodiranja signala frekventni spektar se širi, tj. svaki bit informacije je kodiran 64-bitnom Walshovom sekvencom. To. brzina protoka podataka u kanalu je povećana za 64 puta. Stoga se u bloku modulacije signala povećava brzina manipulacije signalom, a samim tim i širenje frekvencijskog spektra.

Walshova funkcija je također odgovorna za filtriranje nepotrebnih informacija od drugih pretplatnika. U trenutku početka komunikacijske sesije, pretplatniku se dodjeljuje frekvencija na kojoj će raditi i jedan (od 64 moguća) logički kanal koji određuje Walshovu funkciju. U trenutku prijema signal ide u suprotnom smjeru prema šemi. Primljeni signal se množi s Walshovom kodnom sekvencom. Integral korelacije se izračunava iz rezultata množenja.

Ako Z prag zadovoljava graničnu vrijednost, onda je signal naš. Niz Walshovih funkcija je ortogonan i ima dobra svojstva korelacije i autokorelacije, tako da je vjerovatnoća da se vaš signal pomiješa s nečijim je 0, 01 %.

6. Blok za množenje signala sa dvije M-funkcije (M1 - 15 bita dužine, M2 - 42 bita dužine) ili se još nazivaju PSP-pseudo-slučajne sekvence - blok je dizajniran za miješanje signala za modul modulacije. Svakoj dodijeljenoj frekvenciji je dodijeljena druga M-funkcija.

7. Blok modulacije signala - CDMA standard koristi faznu modulaciju PM4, OFM4.

Prednosti CDMA

1. Visoka spektralna efikasnost. CDMA omogućava vam da opslužujete više pretplatnika v isti frekvencijski opseg kao i druge vrste razdvajanja ( TDMA, FDMA).
2. Fleksibilna alokacija resursa. Kod podjele koda ne postoji striktno ograničenje broja kanala. S povećanjem broja pretplatnika, vjerovatnoća grešaka u dekodiranju postepeno se povećava, što dovodi do smanjenja kvalitete kanala, ali ne i do uskraćivanja usluge.
3. V Visoka sigurnost kanala. Teško je odabrati željeni kanal bez poznavanja njegovog koda od u Cijeli frekvencijski pojas je jednoliko ispunjen signalom sličnim šumu.
4. CDMA telefoni imaju nižu vršnu snagu zračenja i stoga su manje štetni.

6.8 Evolucija ćelijskih sistema korišćenjem CDMA tehnologije

Trenutno je oprema CDMA standarda najnovija i najskuplja, ali u isto vrijeme najpouzdanija i najzaštićenija. Evropska zajednica, u okviru istraživačkog programa RACE, razvija CODIT projekat za stvaranje jedne od varijanti Univerzalnog mobilnog telekomunikacionog sistema (UMTS) zasnovanog na principu multipleksiranja kodne podele korišćenjem širokopojasnih signala direktnog širenja spektra.

Glavna razlika koncepta CODIT bit će efikasno i fleksibilno korištenje frekvencijskog resursa. Kao što smo ranije objasnili, na širokopojasne CDMA signale uglavnom ne utiču uskopojasne smetnje. Zbog ovog svojstva, CODIT standard će dodatno koristiti zaštitne intervale između nosilaca za prijenos podataka.

Tehnologija kodne podjele kanala CDMA, zbog svoje visoke spektralne efikasnosti, predstavlja radikalno rješenje za dalju evoluciju ćelijskih komunikacionih sistema.

CDMA2000 je standard 3G u evolucionom razvoju mreža cdmaOne (bazirano na IS-95 ). Uz zadržavanje osnovnih principa postavljenih u verziji IS-95A , CDMA tehnologija se stalno razvija.

Naknadni razvoj CDMA tehnologije odvija se u okviru CDMA2000 tehnologije. Prilikom izgradnje mobilnog komunikacionog sistema zasnovanog na CDMA2000 1X tehnologiji, prva faza obezbeđuje prenos podataka brzinom do 153 kbps, što omogućava pružanje govornih usluga, prenos kratkih poruka, e-mail, internet, baze podataka, prenos podataka i mirne slike.

Prelazak na sledeću fazu CDMA2000 1X EV-DO nastaje kada se koristi isti frekventni opseg od 1,23 MHz, brzina prijenosa je do 2,4 Mbit/s u prednjem kanalu i do 153 kbit/s u obrnutom, što ovaj komunikacioni sistem čini usklađenim sa 3G zahtjevima i omogućava pružanje najširi spektar usluga, do prijenosa videa u realnom vremenu.

Sljedeća faza u razvoju standarda u pravcu povećanja kapaciteta mreže i prijenosa podataka je 1XEV-DO Rev A : prijenos podataka brzinom do 3,1 Mbit/s prema pretplatniku i do 1,8 Mbit/s - od pretplatnika. Operateri će moći pružati iste usluge kao na osnovu Rev. 0, i, pored toga, prenosi glas, podatke i emitiranje preko IP mreža. U svijetu već postoji nekoliko takvih operativnih mreža.

Programeri CDMA komunikacione opreme pokrenuli su novu fazu - 1XEV-DO Rev B , - u cilju postizanja sljedećih brzina na jednom frekvencijskom kanalu: 4,9 Mbps za pretplatnika i 2,4 Mbps od pretplatnika. Osim toga, biće moguće kombinirati više frekvencijskih kanala kako bi se povećala brzina. Na primjer, kombinovanje 15 frekvencijskih kanala (maksimalni mogući broj) omogućit će dostizanje brzine od 73,5 Mbit/s za pretplatnika i 27 Mbit/s za pretplatnika. Upotreba ovakvih mreža je poboljšane performanse vremenski osjetljivih aplikacija kao što su VoIP , Push to Talk, video telefonija, mrežne igre, itd.

Glavne komponente komercijalnog uspjeha CDMA2000 sistema su šire područje usluge, visok kvalitet govora (gotovo ekvivalentan žičanim sistemima), fleksibilnost i niska cijena uvođenja novih usluga, visoka otpornost na buku i stabilnost komunikacijskog kanala od presretanja. i prisluškivanje.

Također, važnu ulogu igra niska snaga zračenja radio predajnika pretplatničkih uređaja. Tako je za CDMA2000 sisteme maksimalna snaga zračenja 250 mW. Za poređenje: u GSM-900 sistemima ova brojka je 2 W (u impulsu, kada se koristi GPRS + EDGE samaksimalno punjenje; maksimalno kada se usredsredi tokom vremena tokom normalnog razgovora - oko 200mW). U GSM-1800 sistemima - 1 W (u impulsu, prosjek je nešto manji od 100 mW).

U prethodnim odeljcima smo pogledali glavni metode odvajanja elemenata složenih signala, kao i moguće varijante šema za konstruisanje sistema upravljanja i praćenja korišćenjem jedne ili druge metode.

U slučajevima kada postoje ograničenja u vremenu prijenosa poruka sa vremenskom podjelom elemenata signala ili je ograničen broj frekvencijskih kanala u frekvencijskoj podjeli, može se koristiti kombinovani sistem sa vremensko-frekvencijskom podjelom signala (slika 2.21).

U svakom vremenskom položaju ventila, signali se simultano prenose na svim frekvencijskim kanalima. Ako je broj kanala j, j bitova informacija se prenose istovremeno. Ukupan broj elementarnih binarnih poruka prenetih u jednom ciklusu (od trenutka otkrivanja novosti u stanju nadziranih objekata ili završetka unosa komande do kraja prenosa) u sistemu koji radi po ovom principu je jednak na proizvod broja pozicija ventila sa brojem frekvencijskih kanala.

U onom prikazanom na sl. 2.21 shema organizira dva frekventna kanala sa nosećim frekvencijama f1 i f2 za prijenos kontrolu informacije.

Slika 2.21 Vremensko-frekvencijska podjela signala

Kada se stanje bilo kojeg nadziranog objekta promijeni, kolo za detekciju novosti spojeno na registar stanja otpušta ventil tačke A i uključuje oba modulatora M1 i M2, pokrećući sljedeći ciklus prijenosa informacija. Pojava u komunikacijskoj liniji aktivnih ili pasivnih frekvencija na svakom od frekvencijskih kanala dovodi do pokretanja razdjelnika tačke B (element OR otvara tipku & .k). Distributeri, prebacujući se sinhrono i fazno prema pozicijama, omogućavaju izbor režima rada generatora (M1, M2) u zavisnosti od stanja memorijskih elemenata državnog registra na mestu prenosa i odabira odgovarajućeg memorijske ćelije prijemnog registra za snimanje informacija na prijemnoj tački. Nakon završetka informativnog dijela signala i prebacivanja oba ventila na n + 1-tu poziciju u tački A, znak prisustva novosti se resetuje (u šemi za otkrivanje novosti), što dovodi do zatvaranja ključ & .k, ventil se resetuje i zaustavlja, a modulatori se isključuju. U tački B, u isto vrijeme, generira se signal dozvole za dešifriranje. Nakon isključivanja modulatora M1 i M2 na predajnoj strani, na svim izlazima demodulatora na prijemnoj tački postavljaju se signali "nulte" razine koji zatvaraju OR element, ključ & .k i razdjelnik blokade.

Kodna podjela signala

Ispod kodna podjela razumiju način dijeljenja poruke u kojoj je svakoj originalnoj poruci N pridružena određena n-bitna binarna kombinacija koju prenose uređaji s frekvencijskom, vremenskom ili vremensko-frekvencijskom podjelom elemenata ove kombinacije. Prikazano na sl. 2.19 i 2.20 kola uređaja TC samo implementiraju kodni princip podjele komandi upućenih različitim kontrolnim objektima. Sistemi dizajnirani za prenos kontrolnih informacija mogu se graditi na istom principu.

Multipleksiranje s podjelom frekvencije, Multipleksiranje s podjelom frekvencije ( engleski Multipleksiranje s podjelom frekvencije, FDM)

Podjela kanala se vrši po frekvenciji. Kako radio kanal ima određeni spektar, u zbiru svih predajnih uređaja, dobija se savremena radio komunikacija. Na primjer: spektar signala za mobilni telefon je 8 MHz. Ako mobilni operater daje pretplatniku frekvenciju od 880 MHz, tada sljedeći pretplatnik može zauzeti frekvenciju od 880 + 8 = 888 MHz. Dakle, ako mobilni operater ima licenciranu frekvenciju od 800-900 MHz, onda je u mogućnosti da obezbijedi oko 12 kanala, sa frekvencijskom podjelom.

Multipleksiranje s podjelom frekvencije koristi se u X-DSL tehnologiji. Telefonskim žicama se prenose signali različitih frekvencija: telefonski razgovor - 0,3-3,4 kHz i opseg od 28 do 1300 kHz se koristi za prenos podataka.

Veoma je važno filtrirati signale. U suprotnom će doći do preklapanja signala, što može ozbiljno narušiti komunikaciju.

Praksa izgradnje savremenih sistema za prenos informacija pokazuje da su najskuplje veze u komunikacionim kanalima komunikacionih linija: kablovska, talasovodna i optička vlakna, radio relejna i satelitska itd. Budući da je ekonomski neisplativo koristiti skupu komunikacionu liniju za prenos informacija između jednog para pretplatnika, javlja se problem izgradnje višekanalnih sistema prenosa u kojima je jedna zajednička komunikaciona linija je komprimiran velikim brojem pojedinačnih kanala. Ovo osigurava povećanje efikasnosti korištenja propusnog opsega komunikacijske linije. Poruke A 1 (t), ..., A N (t) sa N izvora IC 1, ..., IC N uz pomoć pojedinačnih modulatora M 1, ..., M N pretvaraju se u signale kanala U 1 (t), ..., UN (t). Zbir ovih signala formira signal grupnog kanala U L (t), koji se prenosi preko komunikacione linije (LAN). Grupni prijemnik P pretvara primljeni signal Z L (t) u originalni grupni signal Z (t) = U (t). Pojedinačni prijemnici P 1, ..., P N biraju iz grupnog signala Z (t) odgovarajuće signale kanala Z 1 (t), ..., Z N (t) i pretvaraju ih u poruke. Blokovi M 1, ..., M N i sabirač čine opremu za sabijanje, blokovi M, LS i P - grupni kanal. Oprema za kompresiju, grupni kanal i pojedinačni prijemnici čine višekanalni komunikacioni sistem.

Da bi uređaji za razdvajanje mogli razlikovati signale pojedinih kanala, moraju se odrediti odgovarajuće karakteristike svojstvene samo ovom signalu. U slučaju kontinuirane modulacije, takvi znaci mogu biti frekvencija, amplituda, faza, u slučaju diskretne modulacije i talasni oblik. U skladu sa znakovima koji se koriste za razdvajanje, razlikuju se i metode razdvajanja: frekvencija, vrijeme, faza itd.

23. Frekvencijska podjela signala. Vremenska podjela signala. Razdvajanje signala po formi (kod).

U telemehaničkim sistemima za prenos više signala preko jedne komunikacione linije, upotreba konvencionalnog kodiranja se pokazala nedovoljnom. Potrebno je ili dodatno odvajanje signala, ili posebno kodiranje koje uključuje elemente za razdvajanje signala. Razdvajanje signala - obezbjeđivanje nezavisnog prijenosa i prijema većeg broja signala na istoj komunikacijskoj liniji ili u istom frekvencijskom opsegu, pri čemu signali zadržavaju svoja svojstva i ne iskrivljuju jedni druge.

Trenutno se koriste sljedeće metode:

Vremenska podjela, u kojoj se signali prenose uzastopno u vremenu, naizmjenično koristeći isti frekvencijski pojas;

Kodno-adresna podjela, koja se vrši na osnovu vremenske (rjeđe frekventne) podjele signala sa slanjem adresnog koda;

Frekvencijska podjela, u kojoj je svakom od signala dodijeljena druga frekvencija i signali se prenose sekvencijalno ili paralelno u vremenu;

Vremensko-frekvencijska podjela, koja vam omogućava da iskoristite prednosti i frekvencijske i vremenske podjele signala;

Razdvajanje faza, u kojem se signali međusobno razlikuju u fazi.

Vremenska podjela (VR). Za svaki od n - signala redom se daje linija: prvo, za određeni vremenski period t 1, signal 1 se prenosi, za t 2 - signal 2 itd. Štaviše, svaki signal zauzima svoj vremenski interval. Vrijeme dodijeljeno za prijenos svih signala naziva se ciklus. Širinu signala određuje najkraći impuls u šablonu. Zaštitni slotovi su potrebni između informacionih slotova da bi se izbegle smetnje kanala na kanalu, tj. prolazno izobličenje.

Za provedbu privremene podjele koriste se razdjelnici od kojih je jedan instaliran na kontrolnoj, a drugi na izvršnoj tački.

Šifra - adresna podjela signala (KAR). Koristi se vremensko kodno-adresna podjela signala (VKAR), u ovom slučaju se prvo prenosi sinhronizacijski impuls ili kombinacija koda (sinhrokombinacija) kako bi se osigurao koordiniran rad ventila na kontrolnoj i kontrolisanoj tački. Zatim se šalje kombinacija kodova, nazvana adresni kod. Prvi znakovi adresnog koda namijenjeni su odabiru kontrolirane stavke i objekta, a drugi čine adresu funkcije, koja označava koju TM - operaciju (funkciju) treba izvršiti (TC, TI, itd.). Nakon toga slijedi kombinacija koda same operacije, tj. se prenose informacije o komandi ili se primaju informacije o obavijesti.

Frekvencijska podjela signala. Za svaki od n - signala, njegov vlastiti opseg se emituje u opsegu frekvencija. Na prijemnoj tački (CP), svaki od poslatih signala se prvo bira propusnim filterom, zatim se dovodi do demodulatora, a zatim do izvršnih releja. Signali se mogu prenositi uzastopno ili istovremeno, tj. paralelno.

Fazno razdvajanje signala. Nekoliko signala se prenosi na jednoj frekvenciji u obliku radio impulsa sa različitim početnim fazama. Za to se koristi relativno ili fazno-diferencirano ključanje.

Vremensko-frekvencijska podjela signala. Zasjenjeni kvadrati s brojevima su signali koji se prenose u određenom frekvencijskom opsegu iu određenom vremenskom intervalu. Između signala postoje zaštitni vremenski intervali i frekventni pojasevi. U ovom slučaju, broj generiranih signala se značajno povećava.