Sa vremenskom podjelom kanala (TDM), signali svakog kanala se uzorkuju i njihove trenutne vrijednosti se prenose sekvencijalno u vremenu. Dakle, svaka poruka se prenosi u kratkim impulsima - uzorcima. Preko jedne komunikacione linije za određeni vremenski period - period ponavljanja, koji je predviđen za prenos, možete prenijeti odgovarajući broj takvih poruka.

Blok dijagram sistema za prenos informacija sa VRK. Na sl. 4.3 prikazuje pojednostavljeni blok dijagram sistema sa VRK. Poruka, na primjer, tokom telefonske komunikacije u obliku zvučnih signala, ulazi u P in, gdje se zvučne vibracije pretvaraju u električne. Distributeri odašiljajuće P1 i prijemne P2 strane moraju raditi sinhrono i u fazi. Distributeri se prebacuju impulsima iz GTI. Na kraju svakog ciklusa, fazni impuls se šalje na komunikacijsku liniju kako bi se osiguralo da oba ventila rade u fazi. Sinhronizacija njihovog rada osigurana je stabilnošću GTI frekvencije predajne i prijemne strane.

Distributer povezuje kola serijski za prenos poruka preko odgovarajućeg kanala. Budući da je za prijenos poruka predviđeno malo vremena, duž komunikacijske linije će uslijediti kratki impulsi, čije trajanje je određeno vremenom kada distributer poveže ovo kolo. Na prijemnoj strani, zbog sinhronog i infaznog rada razvodnika, kratki impulsi se dovode do P VY x, gdje se odvija reverzna transformacija električnih signala u zvuk.

U slučaju TDM, između signala svakog kanala, koji se prenose sekvencijalno u vremenu kroz komunikacijsku liniju, uvodi se zaštitni vremenski interval (slika 4.4), koji je neophodan da bi se eliminisao međusobni uticaj (preklapanje) kanala. Ovo posljednje nastaje zbog prisustva fazno-frekvencijskih izobličenja u komunikacijskoj liniji, što uzrokuje neravnomjerno vrijeme širenja signala različitih frekvencija.

Broj kanala u VRK ovisi o trajanju impulsa kanala i učestalost njihovog ponavljanja, koja je u prenosu kontinuiranih poruka određena Kotelnikovom teoremom o konverziji kontinuiranih signala u diskretne.

Dakle, ukupan broj kanala u VRK

(4.1)

gdje je T p period ponavljanja;
- trajanje infaznog impulsa; - trajanje zaštitnog intervala; - trajanje impulsa kanala.

Frekvencijski opseg potreban za organizaciju P kanala na VRK, određen je minimalnim trajanjem impulsa kanala
, što zavisi od broja organizovanih komunikacijskih kanala i prirode poruke, određuje se iz izraza

(4.2)

gdje je K p koeficijent koji ovisi o obliku impulsa (za pravokutni impuls K p ~ 0,7).

Odredimo frekvencijski opseg potreban, na primjer, za organizaciju 12 telefonskih kanala u VRK. Trajanje impulsa pri organizovanju 12 telefonskih kanala preko komunikacione linije biće određeno iz sledećih razmatranja. Period ponavljanja T p = 1 / f p, gdje je f p frekvencija ponavljanja, koja je određena izrazom f p = 2f max = 2 3400 = 6800 Hz. Ovdje je f max = 3400 Hz maksimalna frekvencija pri prijenosu telefonskih poruka. Za prijenos uzmite f p = 8000 Hz. Tada je f p = 1/8000 = 125 μs.

Iz izraza (4.1)

Zamjenom u posljednji izraz vrijednostima T p = 125 μs i n = 12, dobijamo
1 μs. Poznavanje trajanja impulsa kanala
i uzimajući K p = 0,7 iz izraza (4.2), nalazimo

Dakle, frekvencijski opseg za organizovanje 12 telefonskih kanala sa FDC značajno premašuje frekvencijski opseg potreban za organizovanje istog broja kanala sa FDC, a to je 48 kHz (12 (3400 + 600) = 48000 Hz, gde je 600 Hz frekvencijski opseg dodijeljen za filtriranje susjednih kanala).

Shodno tome, upotreba VRM-a za prijenos analognih poruka (na primjer, telefon, faks, televizija) ima niz ograničenja. Istovremeno, prijenos diskretnih poruka (telegraf, telemehanika, prijenos podataka) sa VRK-om daje značajne prednosti. To je zbog činjenice da diskretni signali za ove vrste poruka imaju značajno trajanje, a frekvencijski spektar takvih signala se nalazi u donjem dijelu frekvencijskog opsega, stoga trajanje i period ponavljanja impulsa kanala može biti relativno velika, što značajno smanjuje potrebnu frekvenciju.

Kod TDM-a se mogu koristiti različite vrste modulacije kanala za usklađivanje poruke sa komunikacijskim kanalom.

Nedostaci VRM-a uključuju relativno širok frekvencijski opseg potreban za prenos poruka; složenost komutacione opreme (distributera) pri organizovanju značajnog broja komunikacionih kanala i potreba da se isprave fazno-frekventne karakteristike komunikacione linije kako bi se eliminisao međusobni uticaj komunikacijskih kanala.

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 različitih 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 se od signala osnovnog pojasa odvaja prijemnikom 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 slabljenja kanalnih propusnih skretnica 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.

Multipleksni prenosni sistemi s vremenskim podjelom.

Konstrukcija sistema prenosa sa vremenskom podelom multipleksiranja (TDM) Suština vremenske separacije kanala, blok dijagram SP sa TDM. Kotelnikova teorema. Vrste impulsne modulacije. Komparativna analiza tipova impulsne modulacije i područja njihove primjene.

Ideja vremenske podjele kanala je da se elementi primarnog signala koji pripadaju i-tom kanalu prenose u vremenskim intervalima koji se ne preklapaju bez signala sa drugih kanala duž zajedničke linije.

Uglavnom, primarni signali su analogni (kontinuirani), a ideja FDC-a određuje potrebu za operacijom uzorkovanja.

Ova operacija se izvodi u skladu sa Kotelnikovom teoremom. Formulira se na sljedeći način: bilo koji vremenski kontinuirani signal sa spektrom ograničenim frekvencijom može biti predstavljen nizom njegovih očitanja (trenutnih vrijednosti), uzetih u vremenskom intervalu:

T D = 1 / F D , F D ≥ 2F B .

Svakom signalu je dodijeljen vlastiti vremenski slot.

Operacija uzorkovanja se izvodi pomoću kanalskih elektronskih ključeva

Rice. 8.1. Blok dijagram multipleksnog prijenosnog sistema s vremenskom podjelom

Vremenski interval između najbližih impulsa grupnog signala T K koji se naziva vremenski ili vremenski slot (Time Slot). Iz principa vremenskog kombinovanja signala proizilazi da se prenos u takvim sistemima odvija u ciklusima, odnosno periodično u obliku grupa N gr = N + n puls, gde N- broj informativnih signala, n- broj servisnih signala (sinhronizacijski impulsi - IS, servisna komunikacija, kontrola i pozivi). Zatim vrijednost vremenskog intervala:

Δt K = T D / N gr .

Slika 8.2. Na objašnjenje metode vremenske podjele kanala.

Sa vremenskom podjelom kanala moguće su sljedeće vrste modulacije:

1.AIM - pulsno-amplitudna modulacija;

2. PWM - modulacija širine impulsa;

3.FIM – fazno-pulsna modulacija;

4.PHIM - Impulsna frekvencijska modulacija.

Kod AIM-a se periodični slijed impulsa mijenja u skladu sa promjenom modulirajućeg signala Razlikovati (AIM-1) impulsnu amplitudnu modulaciju prve vrste (koja se vrhovi impulsa mijenjaju u skladu sa modulirajućim signalom) sa ( AIM -2) amplitudna modulacija druge vrste, vrh impulsa je ravan i jednak je amplitudi impulsa u trenutku diskriminacije. Kada je omjer impulsa veći od deset, razlike između AIM-1 i AIM-2 nestaju. AIM modulacija je laka za implementaciju, ali ima nisku otpornost na šum, jer svaka smetnja mijenja amplitudu impulsa i iskrivljuje oblik rekonstruiranog signala.AIM se obično koristi kao srednji oblik modulacije pri pretvaranju analognog signala u digitalni.

Kod PWM spektra signala se mijenja u zavisnosti od trajanja signala.Minimalni nivo signala odgovara minimalnom trajanju impulsa i, shodno tome, maksimalnom spektru signala.

U ovom slučaju, amplituda impulsa ostaje nepromijenjena. Kod jednostranog PWM-a (OWM), promjena trajanja se događa samo pomicanjem

jedna od prednjih strana zadnje ili prednje strane. Kod dvosmjernog PWM-a, promjena trajanja se dešava u odnosu na tačku takta. Metod prenosa otporniji na buku u poređenju sa AIM. Da biste se riješili izobličenja amplitude, koristi se graničnik amplitude. PWM se koristi u MSP-ovima pulsne radio komunikacije, kao iu nekim sistemima radio telemetrije, daljinskog upravljanja i telemehaničkih sistema.

PPM je vrsta vremenske impulsne modulacije.

Postoji nekoliko vrsta FIM-a

PPM 1. vrste SA njim je vremenski pomak impulsa proporcionalan vrijednosti modulirajućeg signala u trenutku pojave impulsa. FIM-2 impulsna modulacija u kojoj je vremenski pomak proporcionalan vrijednosti modulirajućeg signala u taktnim tačkama. Obično se koristi FIM-2. Kod negativnih vrijednosti modulirajućeg signala impulsi se pomjeraju ulijevo, a kod pozitivnih udesno.

U opremi sa VRM i metodama analogne modulacije, PPM je dobio najveću primjenu, jer je prilikom njegove upotrebe moguće smanjiti ometajući efekat aditivne buke i smetnje dvosmjernim ograničavanjem amplitude impulsa, kao i optimalno uskladiti konstantno trajanje impulsa sa propusnim opsegom kanala. FIM se uglavnom koristi u prijenosnim sistemima sa VRK.

Sa PFM, brzina ponavljanja impulsa se mijenja u zavisnosti od amplitude modulirajućeg signala.

Pitanja za samokontrolu.

1. Kako zvuči Kotelnikova teorema?

2. Zašto se Kotelnikova teorema primjenjuje samo na kontinuirane signale ograničenog spektra?

3.Šta su AIM-1 i AIM-2, koja je njihova razlika?

4. PWM - modulacija, načini ostvarivanja prednosti i mana?

5.FIM modulacija, kako implementirati prednosti i nedostatke?

6. Oznaka niskopropusnih filtera uključenih na ulazu kanalskih impulsno-amplitudnih modulatora.

7. Označavanje niskopropusnih filtera uključenih na izlazu selektora kanala.

8. Potreba za sinhronim radom kanalskih amplitudno-impulsnih modulatora i selektora kanala.

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, vremenske podjele kanala (TDM), frekventne separacije (FDM) i razdvajanja kanala prema talasnom obliku, nazvano multipleksiranje s kodnom podjelom (QDC), se razlikuju. 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 (centralizovani ili distribuirani) 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 se razlikuju 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 frekventnom 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 emitovanog signala vrši se pomoću pseudo-slučajnog niza (Pseudorandom Number, PN), koji specificira algoritam distribucije.Svaki prijemnik mora znati sekvencu kodiranja da bi dekodirao poruku. Uređaji s različitim PN-ovima zapravo se ne "čuju". Budući 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) prijenos se 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 duge) ili se još nazivaju PSP-pseudo-slučajne sekvence - blok je dizajniran da miješa signal 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 kodne podjele između kanala koristeći širokopojasne signale 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 evolutivnom 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 (skoro 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).

Principi razdvajanja mjernih kanala

Od velikog broja različitih principa razdvajanja kanala u mernim informacionim sistemima, treba izdvojiti najčešće korišćeno razdvajanje kanala u praksi: višekanalno (optički kabl), frekvencijsko, vremensko, kodno i ortogonalno (u komunikaciji).

Frekvencijska podjela kanala razlikuje se po tome što je svakom signalu dodijeljena sopstvena zasebna frekvencija tako da su frekvencijski opsezi svakog signala smješteni u frekvencijskim dijelovima frekventnog opsega koji se ne preklapaju.

Maksimalni informacioni kapacitet frekventnih uređaja za električna kola i filtere ograničen je relativno malim brojem frekvencijskih birača koji se nalaze u radnom frekvencijskom opsegu (na primjer, u telefonskom kanalu), što je uzrokovano poteškoćama u implementaciji uskopojasnih birača. . Stoga se u frekventnim uređajima s relativno velikim informacijskim kapacitetom svakom signalu dodjeljuje ne pojedinačna frekvencija, već kombinacija nekoliko frekvencija; u ovom slučaju frekvencije se mogu prenositi istovremeno ili naizmjenično.

Uz istovremeni prijenos frekvencija, ukupan broj signala N za n moguće frekvencije i m frekvencije uključene u formiranje jedne kombinacije kodova,

Ako u svakoj kodnoj riječi učestvuju dvije simultano emitirane frekvencije, tada se formula pojednostavljuje i broj signala

Prilikom sekvencijalnog slanja frekvencija, u bilo kojem trenutku se ne prenosi više od jedne frekvencije. Ovo vam omogućava da smanjite zahtjeve za harmonijsko izobličenje u kanalu i opremi na lako dostižnu vrijednost. Stoga se sve više koriste uređaji za razdvajanje mjernih kanala sa serijskim prijenosom frekvencija.

U ovom slučaju

Za kod koji se koristi za odabir svakog objekta po dvije frekvencije, formula je pojednostavljena:

Širina pojasa zauzeta u komunikacijskom kanalu uglavnom je ograničena selektivnim svojstvima i stabilnošću birača frekvencija i generatora. Široko se koriste frekvencijski selektori sa električnim rezonantnim krugovima i propusnim filterima. Za povećanje faktora kvalitete koriste se induktori s feromagnetnim jezgrama. Sužavanje opsega frekvencija birača omogućava ekonomičnije korištenje frekvencijskog opsega u komunikacijskom kanalu i povećava otpornost IMS-a na buku. Stoga su za dalji razvoj frekventnih uređaja od interesa uskopojasni elektromehanički selektori i generatori frekvencije, kao i RS- filteri i generatori sa hibridnom tehnologijom proizvodnje.

Metode odvajanja frekvencija omogućile su kreiranje jednostavnih selektora frekvencija objekata koji ne zahtijevaju lokalne izvore energije, što je vrlo važno za objekte za kontrolu mase disperziranih preko komunikacijskog kanala: na cjevovodima, u navodnjavanju, na naftnim poljima itd.

Vremenska podjela kanala se razlikuje po tome što svaki od njih N prenose signale, kanal komunikacije se obezbjeđuje naizmjenično (uzastopno). U vremenskom intervalu T 1 se prenosi prvi signal, a u vremenskom intervalu T i I-ti signal. Stoga, svakom signalu je dodijeljen vremenski slot, koji ne može biti zauzet drugim signalima. Razdvajanje signala na odašiljačkoj i prijemnoj strani komunikacionog kanala vrši se sinhrono i fazno radnim prekidačima (distributerima). Za sve sisteme sa vremenskom podjelom signala, sinhronizacija rada ventila je obavezna.

Beskontaktni relejni elementi s neograničenim ili vrlo velikim resursima aktiviranja relejnih elemenata pokazali su se preporučljivim za korištenje cikličkog načina rada uređaja sa stabilnom frekvencijom takta i frekvencijski stabilnim ciklusom prebacivanja od djelića sekunde. U mnogim slučajevima, uobičajena mreža napajanja od 50 Hz na predajnoj i direktnoj strani korištena je kao taktna frekvencija. To je olakšalo sinkronizaciju ventila.

Tokom ciklusa distributera u takvim uređajima koji se još uvijek koriste u nacionalnoj ekonomiji, prenosi se samo jedna pripremna naredba za odabir izlaznih kola objekta. U nizovima impulsa odgovora u svakom ciklusu, informacije o svim TMS se prenose višekanalnom metodom. Operater, nakon potvrde pripremne komande, prenosi izvršnu komandu. Svi uređaji s vremenskim podjelom koriste brojne zaštite koje dramatično povećavaju pouzdanost prijenosa komandi. Pouzdanost prijenosa TI i TK signala povećava se njihovim cikličnim ponavljanjem.

Uređaji za multipleksiranje s kodnom podjelom signala, koji se nazivaju i digitalni uređaji, imaju neosporne prednosti, kao što su veća otpornost na buku, bolje korištenje komunikacionog kanala, veće mogućnosti objedinjavanja masovne proizvodnje i primjene u najrazličitijim uvjetima, uprkos nešto veći broj komponenti (delova) u sistemu za jedan signal.

S obzirom na raznovrsnost mogućih i korišćenih principa za konstruisanje kodnih (digitalnih) uređaja, ograničavamo se na prikaz generalizovanih, pojednostavljenih principa razdvajanja i prenosa kodnih signala u multifunkcionalnim uređajima.

Kodni (digitalni) uređaji obuhvataju uređaje sa vremenskom podjelom signalnih elemenata, dvopozicijskim kodovima, prijenosom adresnog signala ili sa prevagom adresnog prijenosa nad višekanalnim.

Brzina prijenosa informacija u uređajima može se mijenjati u širokim granicama promjenom frekvencije takta i uglavnom je ograničena propusnim opsegom komunikacionog kanala. Imajte na umu da je mogućnost promjene brzine prijenosa promjenom frekvencije takta tipična za široku klasu digitalnih sistema. Digitalni IMS uređaji mogu raditi putem telegrafskih i telefonskih kanala brzinom od 50 do 2000 - 3000 Bauda i više.