S vremenskom podjelom kanala (TDM), signali svakog kanala se uzorkuju i njihove trenutne vrijednosti se prenose uzastopno u vremenu. Tako se svaka poruka prenosi u kratkim impulsima – uzorcima. Preko jedne komunikacijske linije za određeno vrijeme - period ponavljanja, koji je predviđen za prijenos, možete prenijeti odgovarajući broj takvih poruka.

Blok shema sustava prijenosa informacija s VRK. Na sl. 4.3 prikazuje pojednostavljeni blok dijagram sustava s VRK. Poruka, primjerice, tijekom telefonske komunikacije u obliku zvučnih signala, ulazi u P in, gdje se zvučne vibracije pretvaraju u električne. Razdjelnici odašiljačke P1 i prijemne P2 strane moraju raditi sinkrono i u fazi. Distributeri se prebacuju impulsima iz GTI-a. Na kraju svakog ciklusa, fazni impuls se šalje na komunikacijsku liniju kako bi se osiguralo da oba ventila rade u fazi. Sinkronizacija njihovog rada osigurana je stabilnošću GTI frekvencije odašiljačke i prijemne strane.

Distributer povezuje krugove u seriju za prijenos poruka preko odgovarajućeg kanala. Budući da je za prijenos poruka dodijeljeno malo vremena, duž komunikacijske linije uslijedit će kratki impulsi, čije je trajanje određeno vremenom kada distributer spoji ovaj krug. Na prijemnoj strani, zbog sinkronog i sinkronog rada razdjelnika, kratki impulsi se dovode do P VY x, gdje se odvija reverzna transformacija električnih signala u zvuk.

U slučaju TDM-a, između signala svakog kanala, odašiljanih uzastopno u vremenu kroz komunikacijsku liniju, uvodi se zaštitni vremenski interval (slika 4.4) koji je neophodan kako bi se otklonio međusobni utjecaj (preklapanje) kanala. Potonje nastaje zbog prisutnosti fazno-frekvencijskih izobličenja u komunikacijskoj liniji, što uzrokuje neravnomjerno vrijeme širenja signala različitih frekvencija.

Broj kanala u VRK ovisi o trajanju impulsa kanala te učestalost njihova ponavljanja koja je u prijenosu kontinuiranih poruka određena Kotelnikovim teoremom o pretvorbi kontinuiranih signala u diskretne.

Na ovaj način, ukupni broj kanala na VRK

(4.1)

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

Frekvencijski pojas potreban za organizaciju P kanala na VRK, određen je minimalnim trajanjem kanalnog impulsa
, što ovisi o broju organiziranih komunikacijskih kanala i prirodi 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 pojas potreban, na primjer, za organizaciju 12 telefonskih kanala u VRK. Trajanje impulsa pri organiziranju 12 telefonskih kanala preko komunikacijske linije odredit će se iz sljedećih 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 zadnji izraz vrijednostima T p = 125 μs i n = 12, dobivamo
1 μs. Poznavanje trajanja impulsa kanala
i uzimajući K p = 0,7 iz izraza (4.2), nalazimo

Dakle, frekvencijski pojas za organiziranje 12 telefonskih kanala s FDC-om značajno premašuje frekvencijski pojas potreban za organiziranje istog broja kanala s FDC-om, a to je 48 kHz (12 (3400 + 600) = 48000 Hz, gdje je 600 Hz frekvencijski pojas dodijeljeno za filtriranje susjednih kanala).

Posljedično, korištenje VRM-a za prijenos analognih poruka (na primjer, telefon, faks, televizija) ima niz ograničenja. Istodobno, prijenos diskretnih poruka (telegraf, telemehanika, prijenos podataka) s VRK-om daje značajne prednosti. To je zbog činjenice da diskretni signali za ove vrste poruka imaju značajno trajanje, a frekvencijski spektar takvih signala nalazi se u donjem dijelu Raspon frekvencija stoga trajanje i period ponavljanja kanalskih impulsa mogu biti relativno dugi, što značajno smanjuje potreban frekvencijski pojas.

Uz TDM, različite vrste modulacije kanala mogu se koristiti za usklađivanje poruke s komunikacijskim kanalom.

Nedostaci VRM-a uključuju relativno širok frekvencijski pojas potreban za prijenos poruka; složenost komutacijske opreme (razdjelnika) pri organiziranju značajnog broja komunikacijskih kanala i potreba za ispravljanjem fazno-frekventnih karakteristika komunikacijske linije kako bi se eliminirao međusobni utjecaj komunikacijskih kanala.

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

U višekanalnim sustavima svi putovi signala moraju biti odvojeni na neki način kako bi signal svakog izvora mogao doći do odgovarajućeg prijemnika. Ovaj postupak se zove odvajanje kanala ili razdvajanje signala kanala.

Multipleksiranje(eng. MUX) - postupak za kombiniranje (multipleksiranje) signala kanala u MRP-u.

Inverzni postupak multipleksiranja povezan je s cijepanjem kanala - demultipleksiranje(engleski DMX ili DeMUX).

MUX + DMX = MULDEX - "Muldex"

Klasifikacija metoda razdvajanja kanala

Sve korišteno metode odvajanja kanala mogu se svrstati u linearni i nelinearne(vidi sliku).

Slika - Klasifikacija metoda razdvajanja kanala

U malim i srednjim poduzećima razlikuju se sljedeće metode odvajanja kanala:

- prostorni (shematski);

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

- nelinearno: svodivo na linearno i većinsko.

Prostorno odvajanje.

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

Slika - ISP s prostornim odvajanjem kanala

AI je izvor informacija

PI - prijemnik informacija

LAN - komunikacijska linija

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

Generalizirani blok dijagram MSP-a s linearnim odvajanjem signala kanala

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 sinkronizacije

PS - prijemnik sinkroniziranog signala na prijemnoj strani

LAN - komunikacijska 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 čiji drugi ulaz dolaze linearno neovisni ili ortogonalni nosači 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 strani koja prima grupni signal S "gr (t), koji se promijenio pod utjecajem raznih vrsta smetnji i izobličenja n (t), dovodi se 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 dobivaju signali kanala uzimajući u obzir šum i izobličenje, S "1 (t), S" 2 (t), ..., S "N (t). Zatim se signali kanala dovode u 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 prijenosnog sustava moguć je uz sinkroni (a ponekad i u fazi) učinak nositelja na pretvorbene uređaje M u prijenosu i množenje P u prijemu. Da bi se to postiglo, na strani odašiljanja sinkronizirani signal (SS) se uvodi u signal osnovnog pojasa, a na strani prijema se od signala osnovnog pojasa odvaja prijamnikom sinkronizirajućeg signala (SS).

Višekanalni telekomunikacijski sustavi s frekvencijskom podjelom multipleksiranja. Metode formiranja kanalnih signala.

Telekomunikacijski sustav multipleksiranje s frekvencijskom podjelom naziva se sustav u čijem linearnom putu za prijenos kanalskih signala dodjeljuju se frekvencijski pojasevi koji se ne preklapaju.

Razmotrimo princip frekvencijske podjele kanala, koristeći shemu N-kanalnog sustava i frekvencijske planove u njegovim karakterističnim točkama.

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

Harmonične oscilacije sa različite frekvencije f 1, f 2, ... f n(fluktuacije nositelja):

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 zbroj signala kanala

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

Prilikom prijenosa duž linearne staze, signal S gr(t) podliježe linearnim i nelinearnim izobličenjima i smetnje n (t) su superponirane na njega, tako da izobličeni signal stiže na prijemni dio .

U prijamnom dijelu kanalski signali se odvajaju pomoću propusnih skretnih filtara kanala KPF-1, KPF-2, KPF-n, t.j. iz grupnog signala izdvajanje signala kanala .

Primarne signale obnavljaju demodulatori D 1, D 2, ... D n na frekvencijama jednakim frekvencijama nositelja u prijenosu.

Planovi učestalosti na svojim karakterističnim točkama (vidi dijagram)

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

Slika - Varijante filtarskog pojasa za AM-SSB

Formiranje AM-SSB signala u komunikacijskoj tehnologiji provodi se 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 sustavima.

Metoda filtriranja

Na strani odašiljanja

Primjer:

Spektar signala 0,3 - 3,4 kHz. Odredite rezultat AM-SSB, ako se koristi nosač harmonijsko titranje s frekvencijom od 100 kHz.

Na strani koja prima

Bilješka: Frekvencijska nestabilnost (nepodudarnost) između generatorska oprema strana odašiljanja i primanja za primarnu skupinu signala (12x CTCH) ne smije biti veća od 1,5 Hz.

Metoda fazne razlike

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

Uvjet odvajanja za signale kanala u malim i srednjim poduzećima s CHRK je njihova ortogonalnost, tj.

gdje energetski spektar signala i-tog kanala;

granice frekvencijskog pojasa dodijeljene u linearnom putu za i-ti kanalni signal.

Širina frekvencijskog spektra grupnog signala D f S je određen brojem kanala u prijenosnom sustavu (N); propusnost signala kanala D f i, kao i frekvencijske karakteristike prigušenja kanalnih propusnih skretnica filtara KPF-1, KPF-2, KPF-n.

Crossover filtri pružaju slabljenje niskog pojasa propusnosti ( travanj) i potrebnu količinu prigušenja u rasponu efektivnog zadržavanja ( apod). Između ovih pojaseva nalaze se filtarske trake križnih filtara. Stoga kanalski signali moraju biti odvojeni zaštitnim prazninama (D fz), čije vrijednosti ne smiju biti manje od traka filtriranja.

Stoga, širina grupnog signala može se odrediti formulom

D f gr= N× (D fi+ D f s)

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

U modernim malim i srednjim poduzećima telefonske komunikacije, svakom KTCH-u je dodijeljen frekvencijski pojas od 4 kHz, iako je frekvencijski spektar odašiljenog zvučni signali ograničen na pojas od 300 do 3400 Hz, t.j. širina spektra je 3,1 kHz. Između frekvencijskih pojaseva susjednih kanala predviđeni su intervali od 0,9 kHz, dizajnirani da smanje razinu međusobne smetnje pri filtriranju signala. To znači da se u višekanalnim komunikacijskim sustavima s frekvencijskom podjelom signala učinkovito koristi samo oko 80% propusnosti komunikacijske linije. Osim toga, potrebno je osigurati visok stupanj linearnosti cjelokupnog grupnog signalnog puta.

Slika - Blok dijagram formacijske opreme

Tema 5. Metode cijepanja kanala

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

5.2 Višekanalni telekomunikacijski sustavi s frekvencijskom podjelom kanala. Metode formiranja kanalnih signala.

5.3 Višekanalni telekomunikacijski sustavi s vremenskom podjelom kanala. Komparativna analiza metode analogno-pulzne modulacije.

Multipleksni prijenosni sustavi s vremenskom podjelom.

Izgradnja prijenosnih sustava s vremenskim multipleksiranjem (TDM) Bit vremenske separacije kanala, blok dijagram SP s TDM. Kotelnikovov teorem. Vrste pulsne modulacije. Usporedna analiza vrsta 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 s drugih kanala duž zajedničke linije.

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

Ova se operacija izvodi u skladu s Kotelnikovim teoremom. Formulira se na sljedeći način: bilo koji vremenski kontinuirani signal s frekvencijskim ograničenim spektrom može se predstaviti 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 provodi se pomoću kanalskih elektroničkih ključeva

Riža. 8.1. Blok dijagram multipleksnog prijenosnog sustava s vremenskom podjelom

Vremenski interval između najbližih impulsa grupnog signala T K naziva se vremenskim odsjekom ili vremenskim slotom (Time Slot). Iz principa vremenskog kombiniranja signala proizlazi da se prijenos u takvim sustavima odvija u ciklusima, odnosno periodično u obliku grupa N gr = N + n pulseva, gdje N- broj informacijskih signala, n- broj servisnih signala (sinkronizacijski impulsi - IS, servisna komunikacija, upravljanje i pozivi). Zatim vrijednost vremenskog intervala:

Δt K = T D / N gr .

Slika 8.2. Na objašnjenje metode vremenske podjele kanala.

S 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 s promjenom modulirajućeg signala. Razlikovati (AIM -1) amplitudnu modulaciju impulsa prve vrste (koje se vrhovi impulsa mijenjaju u skladu s modulirajućim signalom) S ( 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 jednostavna za implementaciju, ali ima nisku otpornost na šum, budući da svaka smetnja mijenja amplitudu impulsa i iskrivljuje oblik rekonstruiranog signala.AIM se obično koristi kao međuoblik modulacije pri pretvaranju analognog signala u digitalni.

Kod PWM spektra signala se mijenja ovisno o trajanju signala.Minimalna razina signala odgovara minimalnom trajanju impulsa i, sukladno tome, maksimalnom spektru signala.

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

jedna od prednjih strana stražnje ili prednje strane. Kod dvosmjernog PWM-a promjena trajanja se događa u odnosu na točku sata. Metoda prijenosa otpornija na buku u usporedbi s AIM-om. Da biste se riješili izobličenja amplitude, koristi se graničnik amplitude. PWM se koristi u MSP-ovima pulsne radiokomunikacije, kao i u nekim sustavima radio telemetrije, daljinskog upravljanja i telemehaničkih sustava.

PPM je vrsta vremenske impulsne modulacije.

Postoji nekoliko vrsta FIM-a

PPM 1. vrste S 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 točkama. Obično se koristi FIM-2. Kod negativnih vrijednosti modulirajućeg signala impulsi se pomiču ulijevo, a kod pozitivnih udesno.

U opremi s VRM-om i metodama analogne modulacije, PPM je dobio najveću primjenu, budući da je pri njegovom korištenju moguće smanjiti ometajući učinak aditivnog šuma i smetnji dvosmjernim ograničavanjem amplitude impulsa, te optimalno uskladiti konstantno trajanje impulsa s širinom pojasa kanala. FIM se uglavnom koristi u prijenosnim sustavima s VRK.

S PFM, brzina ponavljanja impulsa mijenja se ovisno o amplitudi modulirajućeg signala.

Pitanja za samokontrolu.

1. Kako zvuči Kotelnikovov teorem?

2.Zašto Kotel'nikov teorem vrijedi samo za kontinuirani signali s ograničenim spektrom?

3.Što je 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 filtara uključenih na ulazu kanalskih impulsno-amplitudnih modulatora.

7. Oznaka niskopropusnih filtara uključenih na izlaz selektora kanala.

8. Potreba za sinkronim radom kanalnih amplitudno-impulsnih modulatora i selektora kanala.

Predavanje 6 Metode kodne podjele kanala

(multipleksiranje i višestruki pristup); P načelo i glavna karakteristika CDMA ; izravno širenje spektra; m nogokanal širenje spektra; širenje spektra skakanjem frekvencije; širenje spektra skakanjem frekvencije; Ppostupak prolaska govornih podataka u mobilnoj stanici prije slanja u eter; Eh volja staničnih sustava koji koriste CDMA tehnologiju.

6.1 Klasifikacija prijenosnih sustava korištenjem 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 vrste kanalskih resursa: frekvencijski, vremenski, energetski i prostorni.

Problem učinkovito korištenje resurs zajednički kanal otežano zbog potrebe osiguravanja komunikacije u uvjetima neujednačenih i nepredvidivih zahtjeva potrošača tijekom vremena. Prilikom odlučivanja ovaj problemi primjenjuju metode multipleksiranja i višestrukog pristupa. Koncepti "multipleksiranja" i "višestrukog pristupa" slični su po tome što impliciraju dodjelu resursa između korisnika. Istodobno, među njima postoje značajne razlike. Na multipleksiranjeresurs komunikacijskog kanala dodjeljuje se putemopća terminalna oprema formiranje e grupni signal S Σ (t). Na višestruki pristup, S Σ (t) nastala kao rezultatdodavanje signalakorisnika izravno u kanalu (slika 6 .1 ). Na ovoj sliciIS - izvor poruke, TX - odašiljač, RX - prijemnik, PS - primatelj poruke). Višestruki pristup je tipičan za satelitski kanali, radio kanali, kanali mobilne komunikacije.

Slika 6.1 - Sustav prijenosa višestrukog pristupa

M ultiplexing se temelji na uobičajenom hardveru, a višestruki pristup (MD) koristi određene procedure (protokole) koje implementira softver pohranjen u memoriji svakog terminala. sl unke 6. Slika 2 prikazuje metode multipleksiranja.

U većini slučajeva, zamultipleksiranjekanalu, izvoru poruke dodjeljuje se poseban signal nazvan kanal. Signali kanala modulirani porukom kombiniraju se kako bi tvorili signal osnovnog pojasa S gr (t) ... Ako je operacija sindikata linearna, onda S gr (t) = S Σ (t) ... bit će linearni grupni signal. Obično se formira linearnim zbrajanjem moduliranih signala kanala.

Unok riže 6,2 - Metode multipleksiranja

U sustavima tzv. kombiniranog multipleksiranja signal osnovnog pojasa se generira pomoću određene logičke (nelinearne) obrade, uslijed koje svaki element generiranog signala prikazuje informaciju (kombinaciju simbola) iz svih IC-ova. . Klasičan primjer takvog sustava je dvofrekventni telegrafski sustav. Četiri se frekvencije koriste za prijenos četiri kombinacije simbola dvaju kanala: f 1 - 00, f 2 - 01, f 3 - 10, f 4 - 11.

Linearni grupni separator signala S Σ (t) je skup linearnih selektivnih krugova, od kojih svaki odabire samo svoj vlastiti signal kanala i, idealno, uopće ne reagira na signale drugih kanala. Da bi se postiglo ovo idealno razdvajanje, potrebno je i dovoljno da modulirani signali kanala tvore skup linearno neovisnih signala. Kao takvi signali obično se koriste ortogonalni ansambli signala.

U klasi linearnog multipleksiranja, prema obliku razlikovnog obilježja kanalnog signala, vremenska podjela kanala (TDM), frekventna separacija (FDM) i odvajanje kanala prema obliku signala, nazvano multipleksiranje s kodnom podjelom (QDC ), razlikuju se. Umjesto izraza "razdvajanje" koristi se i izraz "zbijanje". Uz FDC, frekvencijski pojas zajedničkog kanalaΔ f dijeli na nekoliko užih trakaΔ f i , od kojih svaki tvori IS kanal. S VRK-om cijela trakaΔ f pruža se naizmjenično u redovitim razmacima raznih izvora za prijenos poruka. Kod QKD-a ne postoji podjela zajedničkog kanala između IC-a ni u frekvenciji ni u vremenu. Kanalski signali različitih IC-a, koji se vremenski i frekvencijski preklapaju, ostaju ortogonalni zbog razlike u obliku, što osigurava njihovo razdvajanje.

Moguće su varijante kombiniranja ovih metoda. Dakle, u mobilnim komunikacijama, kao metodavišestruki pristupŠiroko se koriste kombinacije CHRK i VRK, VRK i KKK. U prvoj kombinaciji, svaki se frekvencijski kanal daje nekoliko korisnika za određena vremenska razdoblja. S drugom kombinacijom u frekvencijskom pojasuΔ f oblikuju kanale s vremenskom podjelom, koji se na principima QKD-a pružaju za više korisnika.

Prilikom organiziranja višekanalnog prijenosa informacija, kanalni signali mogu se distribuirati na unaprijed određen način između izvora poruka. Takva brtva naziva se brtva fiksnog kanala. Odgovarajući višekanalni sustav prijenos će se također zvati sustav safiksni kanali... Takva organizacija višekanalnog prijenosa informacija također je moguća kada se kanalni signali ne raspoređuju unaprijed između izvora, već se po potrebi dodjeljuju svakom izvoru. Takav pečat naziva se pečat salabavi kanali... Očito, za ispravno odvajanje kanala u sustavima s nedodijeljenim kanalima, potrebno je nekako prenijeti informaciju o adresi primatelju.

Uvedeni osnovni pojmovi i definicije za višekanalni sustavi su primjenjivi na sustavevišestruki pristup(DOKTOR MEDICINE) ... Do danas je proučavan i predložen veliki broj različitih metoda MD. Razlikuju se po načinu dodjele kolektivnog resursa kanala (fiksan ili dinamičan), prirodi procesa donošenja odluka (centralizirani ili distribuirani) i stupnju prilagodbe načina pristupa promjenjivim uvjetima.

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

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

Unok riže 6,3 - Višestruke metode pristupa

Protokoli slučajnog pristupa.U slučaju slučajnog MD-a, cjelokupni resurs komunikacijskog kanala predstavljen je kao jedan kanal, pristup kojem se događa nasumično, zbog čega je moguć sudar paketa prenesenih informacija. Dopisnici se pozivaju da izvrše određeni slijed radnji kako bi se sukob riješio. Svaki korisnik, ako je potrebno, može prenijeti podatke na kanal bez eksplicitnog pregovaranja s drugim korisnicima. Prisutnost povratnih informacija omogućuje dopisnicima u interakciji da kontroliraju prolaz prenesenih informacija.

Postoje dvije opcije za implementaciju strategije slučajnog pristupa: besmisleni nositelj i osjećaj nositelja.

Nasumični pristupbez kontrole nosačasastoji se u tome da ako je potrebno prenijeti podatke, korisnički terminal odmah počinje s prijenosom paketa. Budući da se paketi prenose bez sinkronizacije jedan s drugim, mogu se preklapati, što uzrokuje međusobne smetnje. Kada dođe do takvog sukoba, što dokazuje povratni signal, terminali ponovno odašilju oštećene pakete. Kako bi se izbjeglo ponavljanje sudara, nasumično se biraju vremenski uloci prije početka ponovnog prijenosa na svakom terminalu.

Nasumični pristupsa senzorom nosiocapretpostavlja mogućnost kontrole dostupnosti prijenosa informacija od strane drugih dopisnika. U nedostatku prijenosa podataka, za prijenos njihovih informacija dostupni su nezauzeti vremenski utori. U slučaju kolizije, korisnici odgađaju 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, otkrivajući sudare, započinju prijenos odmah, au drugom nakon određenog vremenskog intervala.

Fiksni protokoli za pričvršćivanje resursakanal pruža statička raspodjela kanalski resurs između korisnika. Najtipičniji predstavnici ove vrste protokola su višestruki pristup s frekvencijskom podjelom (FDMA), višestruki pristup s vremenskom podjelom (TDMA), višestruki pristup s kodnom podjelom (CDMA).

Fiksna fiksacija resursa kanala ne može osigurati dinamički promjenjive zahtjeve korisnika mreže, tj. ima strogu kontrolu.

Metode dodjeljivanje resursa na zahtjevomogućuju vam da se riješite nedostataka svojstvenih gornjim metodama, ali pretpostavite detaljne i jasne informacije o zahtjevima korisnika mreže. Prema prirodi procesa donošenja odluka, metode dodjele resursa na zahtjev dijele se nacentralizirana i distribuiran.

Centraliziranometode dodjele resursa na zahtjev, koje karakterizira prisutnost zahtjeva za prijenos s terminala izvora poruke. Odluku o davanju resursa donosi središnja postaja. Odgovarajući protokoli razlikuju se po prisutnosti redundantnih kanala strogo dodijeljenih svakom mobilnom objektu i prisutnosti središnje kontrolne stanice. Protokoli su karakterizirani visoka vrijednost faktor iskorištenja širine pojasa bazne stanice, međutim, kritičan je za poremećaje u funkcioniranju kontrolnog sustava.

Distribuirano metode dodjele resursa na zahtjev razlikuju se po tome što svi korisnici izvode iste operacije bez pribjegavanja pomoći središnjoj stanici i koriste dodatnu servisne informacije međusobno razmijenjeni. Svi distribuirani algoritmi upravljanja zahtijevaju razmjenu kontrolnih informacija između korisnika. Protokole karakterizira kruta dodjela kanala za rezervaciju pokretnom objektu. Istodobno, svaki objekt ima tablicu za dodjelu kanala zahtjeva, stoga svaki mobilni objekt u bilo kojem trenutku ima informaciju o stanju cijele mreže.

Kombinirano metode su kombinacije prethodnih metoda raspodjele resursa i implementiraju strategije u kojima je izbor metode prilagodljiv različitih korisnika kako bi se dobile karakteristike korištenog resursa kanala bliske optimalnim. Kao kriterij optimalnosti u pravilu se uzima faktor iskorištenja propusnosti kanala. Na temelju protokola ovog tipa, parametri se prilagođavaju specifičnoj situaciji u mreži.

Dakle, svaka od razmatranih metoda raspodjele resursa ima prednosti i nedostatke. U praksi je preporučljivo imati cijeli skup metoda i izvršiti adaptivni prijelaz s jedne metode na drugu pod određenim promjenama radnih uvjeta.

6.2 Načelo i glavna karakteristika CDMA

Popularno n Načelo rada sustava mobilne komunikacije (CCS) s multipleksiranjem kodne podjele može se objasniti na sljedeći način ja sam primjer ohm ... Pretpostavimo da sjeditekolodvorska čekaonica... Na svakoj kameji postoje dvije osobe. Jedan par razgovara jedno s drugim Engleski jezik, drugi na ruskom, treći na njemačkom itd. Dakle, u dvorani svi govore u isto vrijeme v jednom frekvencijskom rasponu (govor od 3 kHz do 20 kHz), dok razgovarate s protivnikom, razumijete samo njega, ali čujete sve.

Načela kodne podjele CDMA komunikacijskih kanalatemelje se na korištenju širokopojasnih signala (BSS), čija propusnost znatno premašuje širinu pojasa potrebnu za konvencionalni prijenos poruka, na primjer, u sustavima s uskopojasnim frekvencijskim multipleksiranjem (FDMA). Glavna karakteristika NLS-a je baza signal, definiran kao umnožak 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 Tehnologija širenja spektra(distribuirani spektar),širenje spektra odašiljenog signala provodi se pomoću pseudoslučajnog niza (Pseudorandom Number, PN), koji specificira algoritam raspodjele.Svaki primatelj mora znati sekvencu kodiranja da bi dekodirao poruku. Uređaji s različitim PN-ovima zapravo se međusobno ne "čuju". Budući da je snaga signala raspoređena u širokom pojasu, sam signal je "skriven" u šumu i po svojim spektralnim karakteristikama također podsjeća na šum u radijskom kanalu.

Metodu širokopojasnog prijenosa detaljno je opisao K. Shannon, koji je uveo koncept kapaciteta kanala i uspostavio odnos između mogućnosti prijenosa informacija bez pogrešaka preko kanala sa zadanim omjerom signal/šum i frekvencijom. pojas dodijeljen za prijenos informacija. Za bilo koji zadani omjer signal-šum, niska stopa pogreške u prijenosu postiže se povećanjem propusnosti dodijeljene za prijenos informacija.

U digitalnim komunikacijskim sustavima koji prenose informacije u obliku binarni znakovi, trajanje NLS-a T i stopu poruka S povezane omjerom T = 1 / C ... Dakle, baza signala B = F / C karakterizira širenje NLS spektra (S shps ) u odnosu na spektar poruke.Širina spektra određena je minimalnim trajanjem impulsa ( t 0), tj. F = 1 / t 0 i B = T / t 0 = F / Δ f (Δ f - širina spektra informacijski signal).

Širenje frekvencijskog spektra odaslanih digitalnih poruka može se provesti različitim metodama i/ili njihovom kombinacijom. Nabrojimo glavne:

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

6. 3 Izravno prošireni spektar - DSSS (Spectrum širenja izravne sekvence)

Prometni kanali s ovom metodom podjele medija stvaraju aplikacije jesti širokopojasni radio signal moduliran kodom - glasan signal koji se prenosi na kanal zajednički za druge slične odašiljače u jednom širokom frekvencijskom rasponu. Kao rezultat rada nekoliko odašiljača, zrak u ovom frekvencijskom rasponu postaje još više nalik buci. Svaki odašiljač modulira signal pomoću dodijeljenog ovaj trenutak svaki korisnik ima zaseban broj kodirati , prijemnik podešen na sličan kod, vi dijeli od ukupnog radio signala a dio koji je namijenjen ovom prijemniku. Izričito nedostaje privremene ili učestale podjelom kanala, svaki pretplatnik stalno koristi cijelu širinu kanala, odašiljajući signal u zajednički frekvencijski raspon, a primajući signal iz zajedničkog frekvencijskog raspona. Pri čemu širokopojasnih kanala prijem i prijenos su u različitim frekvencijskim rasponima i ne ometaju jedan drugome. Širina pojasa jednog kanala je vrlo široka, razgovore pretplatnici se međusobno preklapaju, ali budući da su njihovi kodovi modulacije signala različiti, mogu se razlikovati hardverom i softverom prijemnika.

Tehnika širenje spektraomogućuje vam povećanje propusnosti uz zadržavanje iste snage signala. Preneseni podaci kombiniraju se s bržim pseudo-slučajnim signalom nalik na šum korištenjem operacije ILI koja se međusobno isključuje u bitovima.(xor - zbrajanje po modulu 2) (slika 6.4)... Podatkovni signal s širinom impulsa T b kombinirano korištenjem operacije OR(dodano po modulu 2)sa signalnim kodom čija je širina impulsa T c (širina širina pojasaproporcionalan 1 / T, gdje je T - vrijeme prijenosa od jednog bita), dakle širina pojasa podatkovnog signala je 1 / T b, i širina pojasa primljenog signala je 1 / T c. Budući da je T c mnogo manji od T b , širina pojasa 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 koda diskretni signal(vremenska domena)

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

Crtanje 6.5 - Blok dijagram kodiranje koda i spektar signala

Dakle, pomaknuti fazu nosiocas faznim pomakomkoristi se brzi bit stream. Širina pojasa se umjetno proširuje povećanjem brzine prijenosa podataka (povećanjem broja odaslanih bitova).To se postiže zamjenom svakog informacijskog bita s nizom od deset ili više bitova.pod nazivom "čips". U ovom slučaju, frekvencijski pojas se također proporcionalno širi. Takve sekvence bitova se nazivaju nalik na buku ili PN. Ovi binarni nizovi su posebno generirani tako da je broj nula i jedinica približno jednak. Svaki od nultih bitova informacijskog toka zamijenjen je PN kodom, a oni invertiranim PN kodom. Ova modulacija pozvao modulacija s inverzijom bita. Ovo miješanje rezultira PN signalom. U korelatoru, neobrnuti PN kod koji se usko podudara s lokalnim PN kodom generira malo informacija " 0 ". Istovremeno, slijed koji odgovara" 1 “, vodi do potpunog dekorelacija budući da je PN kod invertiran za ovaj informacijski bit. Dakle, korelator će proizvesti tok jedinica za invertiranu PN sekvencu i tok nula za neinvertiranu, što će značiti obnavljanje prenesene informacije. Ponekad se za prijenos rezultirajućeg toka bitova koristi fazni pomak od 180 stupnjeva, koji se naziva binarnim faznim pomakom (BPSK). Ili (najčešće) prijenos se provodi kvadraturnim faznim pomakom (QPSK), odnosno simultano se prenose dva bita (broj od 0 do 4), kodirana s četiri različita fazna pomaka noseće frekvencije. Odašiljač s jednim PN kodom ne može generirati potpuno iste bočne pojaseve (spektralne komponente) kao drugi odašiljač koristeći drugačiji PN kod.

Prijem NLS-a provodi se optimalnim prijemnikom, koji za signal s poda nost s poznatim parametrima izračunava korelacijski integral

z = ∫ x (t) u (t) dt,

gdje je x (t) - ulazni signal, koji je zbroj korisnog signala u (t) i buka n (t) (u slučaju bijelog šuma). Zatim vrijednost z uspoređuje se s pragom Z ... Vrijednost korelacijskog integrala nalazi se pomoću korelatora ili usklađenog filtra. Korelator "komprimira" spektar širokopojasnog ulaznog signala množeći ga referentnom kopijom u (t) uz naknadno filtriranje, što dovodi do poboljšanja omjera signal-šum na izlazu korelatora u V puta u odnosu na ulaz.

Rezultirajuća dobit u omjeru signal-šum na izlazu prijamnika funkcija je omjera širine pojasa širokopojasnog signala prema osnovnom signalu: što je širenje veće, to je veće pojačanje. U vremenskoj domeni, to je funkcija omjera brzine prijenosa digitalnog toka u radijskom kanalu i brzine prijenosa osnovnog informacijskog signala. Za standard IS-95(prvi standard CDMA) omjer je 128puta, odnosno 21 dB. To omogućuje sustavu da radi na razini smetnji koja premašuje razinu korisnog signala za 18 dB, budući da obrada signala na izlazu prijemnika zahtijeva razinu signala koja premašuje razinu šuma za samo 3 dB. U stvarnim uvjetima, razina smetnji je mnogo manja. Osim toga, širenje signala (do 1,23 MHz) može se promatrati kao primjena tehnika prijemne frekvencijske raznolikosti. Širenje signala u radio stazi podložno je blijeđenju zbog višestaznog širenja. U frekvencijskoj domeni, ovaj se fenomen može smatrati učinkom notch filtera s promjenjivom širinom pojasa (obično ne više od 300 kHz). POJAČALA(analogni mobilni standard)to odgovara potiskivanju deset kanala, au CDMA sustavu je potisnuto samo oko 25% spektra signala, što ne uzrokuje posebne poteškoće pri vraćanju signala u prijamniku(Slika 6.6). POJAČALA širina pojasa jednog kanala 30 kHz, in GSM - 200 kHz).

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

Krajnje korisno svojstvo DSSS uređaji su to zbog vrlo niske razine snage njegov signal da su praktičkine ometaju uobičajene radio uređaje(Uski pojas visoka snaga, visoki napon), budući da potonji uzimaju širokopojasni signal kao šum unutar prihvatljivog raspona. Na drugoj strani - konvencionalni uređaji ne ometaju širokopojasne, budući da 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 zasjenjeno podebljanim flomasterom - ako potezi nisu u nizu, moći ćemo pročitati slovo.

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

Sumirajući, možemo istaknuti sljedeće važno svojstva SHPS-tehnologije, prema barem za metodu izravne sekvence:

P rezistencija na antibiotike;

mali smetnje s drugim uređajima;

Do povjerljivost prijenosa;

Eh ekonomičan u masovnoj proizvodnji;

v mogućnost ponovnog korištenja istog dijela spektra.

6.4 Višekanalni širenje spektra MC-CDMA (više nositelja)

Ova metoda je podskup DSSS-a. Godine 1993. Institut za komunikacijsku tehnologiju uveo je novu shemu sinkronog dijeljenja. Predložena shema kombinira prednosti DS-CDMA s učinkovitim multipleksiranjem s ortogonalnim frekvencijskim podjelom ( OFDM ). Nova shema dijeljenja naziva se CDMA višefrekventna ( MC-CDMA) ili kao OFDM-CDMA , i ima visoku fleksibilnost i učinkovitost propusnosti usporedive s DS-CDMA.

U MC-CDMA sustavu, bitovi nakon kodiranja kanala se pretvaraju učips množenjem s sekvencom koda za razdvajanje korisnika, što je potrebno da se smetnje između pretplatnika minimizira. Ortogonalne Walshove funkcije koriste se za generiranje ovih kodova. Ključno svojstvo MC-CDMA sustava je da se prenose svi čipovi povezani s jednim bitom kodaparalelno u uskopojasnim podkanalima, koristeći OFDM.

To se može jasno vizualizirati razmatranjem ove tehnologije temeljene na standardu 802.11(Radio Ethernet) ... Zamislimo da je cijeli "široki" frekvencijski pojas podijeljen na određeni broj podkanala - (prema 802.11 - 11 kanala). Svaki preneseni bit informacije pretvara se, prema određenom algoritmu, u niz od 11 bitova, tih 11 bitova se prenosi istovremeno i paralelno, koristeći svih 11 podkanala. Prilikom prijema, rezultirajući slijed bitova se dekodira korištenjem istog algoritma kao i za kodiranje. Drugi par prijemnik-odašiljač može koristiti drugačiji algoritam kodiranja-dekodiranja, i može postojati mnogo takvih različitih algoritama.

Očigledan rezultat korištenja ove metode je zaštita odašiljanih informacija od prisluškivanja ("strani" prijamnik koristi drugačiji algoritam i neće moći dekodirati informacije s odašiljača koji nije njegov). Ali još jedno svojstvo opisane metode pokazalo se važnijim. Leži u činjenici da zahvaljujući 11-strukom viškovi zaposlenih prijenosa se može odbacitisignal vrlo male snage(u usporedbi s razinom snage signala kada se koristi konvencionalna uskopojasna tehnologija),bez povećanja veličine antena... Istodobno, omjer razine odašiljenog signala i razine je uvelike smanjen. buka , (tj. slučajne ili namjerne smetnje), tako da je odaslani signal već takoreći nerazlučiv u općem šumu. No, zahvaljujući 11-strukoj redundanciji, uređaj za primanje će ga i dalje moći prepoznati. Ovajotprilike isto kao napisano na 11 listova ista riječ i neke listovi ispostavilo se da je napisana nečitljivim rukopisom, drugi su napola izbrisani ili na izgorjelom komadu papira - ali ipak, u većini slučajeva, usporedbom svih 11 primjeraka moći ćemo utvrditi što je to riječ.

U ovoj fazi, širina pojasa od 1, 25 MHz podijeljen na 512 podnosača. Utvrđeno je da su oni manje osjetljivi na probleme blizu dalekog polja od DS-CDMA sustava tijekom testiranja.

6.5 Širenje s skokovima frekvencije

Preskakanje frekvencije nosioca treća metoda (riža unok 6.7 ), provodi se brzim podešavanjem izlazne frekvencije sintisajzera u skladu sa zakonom formiranja pseudoslučajnog niza (Frequency Promjenjivi CDMA proširenog spektra - FHSS-CDMA). Svaka frekvencija nosioca i pridruženi bočni pojasevi moraju ostati unutar FCC specificirane širine pojasa(Savezna komisija za komunikacije SAD-a)... Samo kada primatelj zna slijed frekvencijskih skokova odašiljača, njegov prijemnik može pratiti te frekvencijske skokove.

Riža unoc 6.7 - Rasprostranjeni spektar nositelja skakanja

Kod frekventnog kodiranja (FHSS), cijela propusnost dodijeljena prijenosu podijeljena je na nekoliko podkanala (prema standardu 802.11, tih kanala je 79). Svaki odašiljač istovremeno koristi samo jedan od ovih podkanala, redovito skačući s jednog podkanala na drugi. Standard 802.11 ne fiksira učestalost takvih skokova – može se postaviti drugačije u svakoj zemlji. Ovi skokovi se javljaju sinkrono na odašiljaču i prijamniku u unaprijed određenom pseudo-slučajnom nizu koji je oboje poznat; jasno je da je bez poznavanja redoslijeda prebacivanja također nemoguće primiti zupčanik.

Drugi par odašiljač-prijemnik koristit će drugačiji slijed skakanja frekvencije, postavljen neovisno o prvom. Takvih sekvenci može biti mnogo u jednom frekvencijskom pojasu i na jednom području vidljivosti (u jednoj "ćeliji"). Jasno je da se s povećanjem broja istodobnih prijenosa povećava i vjerojatnost sudara, kada su, primjerice, dva odašiljača istovremeno skočila na frekvenciju broj 45, svaki u skladu sa svojim redoslijedom, i zaglušila jedan drugoga. Za slučajeve kada dva odašiljača pokušavaju koristiti istu frekvenciju u isto vrijeme, postoji protokol za rješavanje kolizije u kojem odašiljač pokušava ponovno poslati podatke na sljedećoj frekvenciji u nizu.

6 . 6 Mreže temeljene na CDMA

Povijest i općim odredbama

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

1993. - Udruženje telekomunikacijske industrije (TIA - Telecommunication Industry Association) odobrilo je osnovnu verziju IS-95, a u srpnju 1993. Američka Federalna komisija za komunikacije (FCC) prepoznala je Qualcommovu predloženu digitalnu staničnu tehnologiju kao IS-95 na Temeljen na CDMA.

1995. - Rad prvog komercijalnog sustava mobilne mobilne komunikacije na CDMA IS-95 tehnologija u Hong Kongu.

Mreže i uređaji s višestrukim pristupom Code Division temelje se na TIA standardima. To su uglavnom standardi:

IS-95 CDMA - radio sučelje; 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 temelju niza standarda. Kasnije su ove ideje razvijene u standardu 3. generacije širokopojasnog sustava 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); sljedeći poziv; P prosljeđivanje poziva (nema odgovora, zauzeto); konferencijski poziv; i Indikator poruke na čekanju; govorna pošta; T Prijenos i primanje 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 podudaraju s elementima koji se koriste u mobilne mreže s vremenskom podjelom kanala (na primjer, GSM). Glavna razlika je u tome što CDMA IS-95 mreža uključuje uređaje za ocjenu kvalitete i odabir blokova (SU - Selector Unit). Osim toga, za provedbu postupka 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) dodan je transkoder (TCE - Transcoder Equipment) koji pretvara uzorke govora, format podataka iz jednog digitalni format u drugom.

Qualcommov CDMA sustav dizajniran je za rad u frekvencijskom rasponu od 800 MHz. Ona izgrađena prema metodi izravno širenje spektar frekvencija baziran na korištenju 64 vrste nizova formiranih prema zakonu Walshovih funkcija. Za prijenos glasovnih poruka odabran je uređaj za pretvaranje govora s 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 reflektiranih signala koji pristižu s različitim kašnjenjima, te njihovo naknadno dodavanje težine, što značajno smanjuje negativan utjecaj višestaznog efekta. Uz odvojenu obradu zraka u svakom prijemnom kanalu na bazi stanice Koriste se 4 korelatora koji rade paralelno, a 3 korelatora se koriste na mobilnoj stanici. Prisutnost korelatora s paralelnim radom omogućuje meki način "primopredaje" pri prelasku s ćelije na ćeliju.

Unok riže 6,8 - Arhitektura CDMA mreže

Soft "handoff" način rada događa se upravljanjem mobilnom stanicom s dvije ili više baznih stanica. Transkoder, koji je dio glavne opreme, ocjenjuje kvalitetu prijema signala s dvije bazne stanice uzastopno okvir po okvir. Proces odabira najboljeg okvira dovodi do toga da se rezultirajući signal može generirati u procesu kontinuiranog preklapanja i naknadnog "ljepljenja" okvira koje primaju različite bazne stanice koje sudjeluju u "primopredaji".

Prometni i kontrolni kanali

U CDMA, kanali za prijenos s bazne stanice na mobilnu stanicu nazivaju se Forward. Kanali za primanje informacija bazne stanice s mobilnog telefona nazivaju se Reverse. Za povratni kanal, IS-95 definira frekvencijski pojas od 824 do 849 MHz. Za kanal naprijed - 869-894 MHz. Prednji i povratni kanali razdvojeni su intervalom od 45 MHz. Korisnički podaci se pakiraju i prenose u kanalu s propusnošću od 1,2288 Mbps. Kapacitet prijenosne veze je 128 telefonskih priključaka sa brzinom prometa od 9,6 Kbps. Prikazan je sastav kanala u CDMA standardu IS-95 riža unke 6.9.

U standardu IS-95 koristi različite vrste modulacije za kanale naprijed i nazad. V izravni kanal bazna stanica istovremeno prenosi podatke za sve korisnike u ćeliji, koristeći odvajanje kanala razni kodovi za svakog korisnika. Pilot signal se također prenosi, ima višu razinu snage, što korisnicima omogućuje sinkronizaciju cija.

Unok riže 6,9 ​​- CDMA promet i kontrolni kanali

U suprotnom smjeru, mobilne stanice reagiraju asinkrono (bez upotrebe pilot signala), pri čemu je razina snage koja stiže na baznu stanicu sa svake mobilne stanice ista. Ovaj način rada je moguć zbog kontrole snage i kontrole snage mobilnih pretplatnika preko kanala usluge.

Izravni kanali

Podaci o naprijed prometnom kanalu grupirani su u okvir od 20 ms. Korisnički podaci, nakon prethodnog kodiranja i formatiranja, isprepliću se kako bi se prilagodila trenutna brzina prijenosa podataka, koja može varirati. Zatim se spektar signala širi množenjem s jednom od 64 pseudoslučajne sekvence (na temelju Walshovih funkcija) na vrijednost od 1,2288 Mbps. Svakom mobilnom pretplatniku dodjeljuje se PSP uz pomoć kojeg th njegovi podaci bit će odvojeni od podataka ostalih pretplatnika. Ortogonalnost PRS-a osigurava se simultanim sinkronim kodiranjem svih kanala u ćeliji (tj. fragmenti koji se koriste u svakom trenutku vremena su ortogonalni). Kao što je već spomenuto, sustav prenosi pilot signal (kod) tako da mobilni terminal može kontrolirati karakteristike kanala, primati vremenske oznake, osiguravajući faznu sinkronizaciju za koherentnu detekciju. Za globalnu mrežnu sinkronizaciju, sustav također koristi GPS radio oznake.(Global Position System) sateliti.

Sastav izravnih kanala

Pilot Channel je dizajniran da uspostavi početnu sinkronizaciju, kontrolira razinu signala bazne stanice u vremenu, frekvenciji i fazi, te identificira baznu stanicu.

Sinkronizirajući kanal (SCH) održava razinu emisije pilota kao i fazu pseudo-slučajnog slijeda bazne stanice. Kanal za sinkronizaciju prenosi sinkronizacijske signale mobilni terminali sa brzinom od 1200 bauda.

Kanal za emitiranje kratke poruke, Paging Channel se koristi za pozivanje mobilne stanice. Broj kanala je do 7 po ćeliji. Nakon primanja pozivnog signala, mobilna stanica šalje signal potvrde baznoj stanici. Nakon toga, informacija o postavljanju veze i dodjeli komunikacijskog kanala prenosi se na mobilnu stanicu putem kanala za emitiranje poziva. Radi na 9600, 4800, 2400 bauda.

Forward Traffic Channel (FTCH) namijenjen je prijenosu glasovnih poruka i podataka, kao i informacije o upravljanju od bazne stanice do mobilnog; prenosi sve korisničke podatke.

Za pružanje različitih komunikacijskih usluga u CDMA-u koriste se dvije vrste kanala. Prvi se zove glavni, a drugi dodatni. Usluge koje se pružaju kroz ovaj par kanala ovise o komunikacijskoj shemi. 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 vrši se automatski.

Svakom logičkom kanalu je dodijeljen vlastiti Walshov 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 duljinu od 64 bita. Od svih 64 kanala:

1. 1. kanalu se dodjeljuje prvi Walshov kod (W0), koji odgovara pilot kanalu;
2. trideset drugi Walshov kod (W32) je dodijeljen sljedećem kanalu, sljedećih sedam kanala također ima dodijeljene vlastite Walshove sekvence (W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7) kojima odgovaraju kanali za pozivanje;
3. 55 kanala namijenjeno je za prijenos podataka preko izravnog prometnog kanala.

Unok riže 6.10 - Izravna struktura kanala

Sastav povratnih kanala

Pristupni kanal (ACH) omogućuje mobilnoj stanici da komunicira s baznom stanicom kada mobilna stanica još ne koristi prometni kanal. Pristupni kanal koristi se za uspostavljanje poziva i odgovora, naredbi i mrežnih zahtjeva za mrežnu registraciju. Pristupni kanali se kombiniraju (kombiniraju) s pozivnim kanalima.

Obrnuti prometni kanal (RTCH) prenosi glasovne poruke i kontrolne informacije od mobilne stanice do bazne stanice.

Glavne karakteristike sustava

Frekvencijski raspon MS prijenosa	824,040 - 848,860 MHz
Frekvencijski raspon BTS prijenosa	869,040 - 893,970 MHz
BTS relativna nestabilnost operatera	+/- 5*10 -8
Relativna nestabilnost frekvencije nosioca MS	+/- 2,5*10 -6
Vrsta modulacije nosioca	QPSK (BTS), O-QPSK (MS)
Širina spektra emitiranog signala:- 3 dB 40 dB	1,25 MHz 1,50 MHz
Frekvencija takta propusnosti memorije M-funkcije	1,2288 MHz
Broj BTS kanala na 1 frekvenciji nosača	1 pilot kanal 1 kanal za sinkronizaciju 7 kanala za osobe. poziv 55 komunikacijskih kanala
Broj MS kanala	1 pristupni kanal 1 komunikacijski kanal
Brzina prijenosa u kanalima: - sinkronizacija U kanalu osobnog poziva i pristupa U komunikacijskim kanalima	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 omjer energije bita informacija za prijem	6-7 dB
BTS maksimalna efektivna snaga zračenja	50 vata
Maksimalna efektivna snaga zračenja MS	6,3 - 1,0 W

6.7 Redoslijed prolaska glasovnih podataka u mobilnu stanicu prije slanja u eter

R smatrati blok dijagram povratni prometni kanal(Slika 6.11) ... U prednjem i obrnutom kanalu, ovaj obrazac se ponavlja; ovisno o tome koji se kanal trenutno koristi, neki blokovi ove sheme su isključeni.

1. Govorni signal ulazi u govorni kodek – u ovoj fazi govorni signal digitaliziran i komprimiran pomoću CELP algoritma.

Princip je sljedeći. Tok podataka se upisuje u matricu red po red. Nakon što je matrica puna, počnite daj to cha po stupcima. Posljedično, kada se nekoliko bitova informacija izobliči u eteru zaredom, pri primanju niza pogrešaka, prolazeći kroz inverzna matrica, pretvara se u pojedinačne pogreške.

Slika 6.11 - Strukturni dijagram a povratni prometni kanal

4. Nadalje, signal ulazi u jedinicu kodiranja (od prisluškivanja) - na informaciju se postavlja maska ​​(sekvenca) duljine 42 bita. Ova maska ​​je klasificirana. Uz neovlašteno presretanje podataka u eteru, nemoguće je dekodirati signal bez poznavanja maske. Metoda nabrajanja svih mogućih vrijednosti nije učinkovita jer kada generirate ovu masku, ponavljajući sve moguće vrijednosti, morat ćete generirati 8, 7 trilijuna 42-bitnih maski.

5. Blok za množenje s Walshovim kodom - digitalni tok podataka se množi nizom bitova generiranih Walshovom funkcijom.

U ovoj fazi kodiranja signala širi se frekvencijski spektar, t.j. svaki bit informacije kodiran je 64-bitnom Walshovom sekvencom. Da. brzina protoka podataka u kanalu je povećana za 64 puta. Stoga se u bloku modulacije signala povećava brzina manipulacije signalom, a time 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 prema shemi prolazi obrnuta strana... Primljeni signal se množi s Walshovim kodnim nizom. Iz rezultata množenja izračunava se korelacijski integral.

Ako Z prag zadovoljava granična vrijednost tako da je signal naš. Niz Walshovih funkcija je ortogonan i ima dobra svojstva korelacije i autokorelacije, tako da je vjerojatnost brkanja vašeg signala s nečijim drugim 0, 01 %.

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

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

Prednosti CDMA

1. Visoka spektralna učinkovitost. CDMA omogućuje opsluživanje više pretplatnika v isti frekvencijski pojas kao i druge vrste razdvajanja ( TDMA, FDMA).
2. Fleksibilna raspodjela resursa. Kod podjele koda ne postoji strogo ograničenje broja kanala. S povećanjem broja pretplatnika, vjerojatnost pogrešaka dekodiranja postupno raste, 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 nedvojbeno manje štetni.

6.8 Evolucija staničnih sustava korištenjem CDMA tehnologije

Trenutno je oprema CDMA standarda najnovija i najskuplja, ali ujedno i najpouzdanija i najzaštićenija. Europska zajednica, u okviru istraživačkog programa RACE, razvija CODIT projekt za stvaranje jedne od opcija Univerzalni sustav mobilne komunikacije (UMTS) na principu kodne podjele kanala korištenjem širokopojasnih signala s izravnim proširenim spektrom.

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

Tehnologija kodne podjele kanala CDMA, zbog svoje visoke spektralne učinkovitosti, predstavlja radikalno rješenje za daljnju evoluciju sustava mobilne komunikacije.

CDMA2000 je standard 3G u evolucijskom razvoju mreža cdmaOne (temeljen na IS-95 ). Uz zadržavanje osnovnih načela postavljenih u verziji IS-95A , CDMA tehnologija se neprestano razvija.

Naknadni razvoj CDMA tehnologije odvija se u okviru CDMA2000 tehnologije. Prilikom izgradnje mobilnog komunikacijskog sustava temeljenog na tehnologiji CDMA2000 1X, prva faza osigurava prijenos podataka brzinom do 153 kbit/s, što omogućuje pružanje usluga glasovna komunikacija, prijenos kratkih poruka, rad sa putem e-maila, internet, baze podataka, prijenos podataka i fotografije.

Prijelaz na sljedeću fazu CDMA2000 1X EV-DO javlja se pri korištenju istog frekvencijskog pojasa od 1,23 MHz, brzina prijenosa je do 2,4 Mbit/s u prednjem kanalu i do 153 kbit/s u obrnutom, što ovaj komunikacijski sustav čini usklađenim sa zahtjevima 3G i omogućuje pružanje najširi spektar usluga, sve do prijenosa videa u stvarnom vremenu.

Sljedeća faza u razvoju standarda u smjeru 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 temelju Rev. 0 i, osim toga, prenosi glas, podatke i emitiranje putem IP mreža. U svijetu već postoji nekoliko takvih operativnih mreža.

Programeri hardvera CDMA komunikacija pokrenuo novu fazu - 1XEV-DO Rev B , - kako bi se postigle sljedeće brzine na jednom frekvencijskom kanalu: 4,9 Mbps za pretplatnika i 2,4 Mbps od pretplatnika. Osim toga, bit će moguće kombinirati nekoliko frekvencijski kanali za povećanje brzine. Na primjer, kombiniranje 15 frekvencijskih kanala (maksimalni mogući broj) omogućit će postizanje brzine od 73,5 Mbit / s za pretplatnika i 27 Mbit / s od pretplatnika. Korištenje takvih mreža je poboljšana izvedba vremenski osjetljivih aplikacija kao što su VoIP , Push to Talk, videotelefonija, mrežne igre itd.

Glavne komponente komercijalnog uspjeha CDMA2000 sustava su šire područje usluge, visoka kvaliteta govor (gotovo ekvivalent žičanim sustavima), fleksibilnost i niska cijena uvođenja novih usluga, visoka otpornost na buku, stabilnost komunikacijskog kanala od presretanja i prisluškivanja.

Važnu ulogu igra i niska snaga zračenja radijskih odašiljača. pretplatnički uređaji... Dakle, za CDMA2000 sustave maksimalna snaga zračenja iznosi 250 mW. Za usporedbu: u GSM-900 sustavima ova brojka iznosi 2 W (u impulsu, kada se koristi GPRS + EDGE smaksimalno punjenje; maksimum kada se u prosjeku tijekom vremena tijekom normalnog razgovora - oko 200mW). U GSM-1800 sustavima - 1 W (u impulsu, prosjek je nešto manji od 100 mW).

Načela razdvajanja mjerni kanali

Od velikog broja različita načela razdvajanje kanala u mjernim informacijskim sustavima, treba razlikovati u praksi najčešće korišteno razdvajanje kanala: višekanalno (optički kabel), frekvencijsko, vremensko, kodno i ortogonalno (u komunikaciji).

Frekvencijska podjela kanala razlikuje se po tome što je svakom signalu dodijeljena vlastita zasebna frekvencija tako da se frekvencijski pojasevi svakog signala nalaze u frekvencijskim dijelovima frekvencijskog raspona koji se ne preklapaju.

Maksimalni informacijski kapacitet frekvencijskih uređaja za električni krugovi i filteri ograničen je relativno malim brojem frekvencijskih birača koji se nalaze u radnom frekvencijskom rasponu (na primjer, u telefonskom kanalu), što je uzrokovano poteškoćama implementacije 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.

Na simultani prijenos frekvencije ukupan broj signala N za n moguće frekvencije i m frekvencije uključene u formiranje jedne kombinacije kodova,

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

Kada se uzastopno šalju frekvencije, u bilo kojem trenutku se ne prenosi više od jedne frekvencije. To vam omogućuje da smanjite zahtjeve za harmonijskim izobličenjem u kanalu i opremi na lako dostižnu vrijednost. Stoga se sve više koriste uređaji za odvajanje 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 frekvencije i generatora. Široko se koriste selektori frekvencije s električnim rezonantnim krugovima i propusnim filtrima. Za povećanje faktora kvalitete koriste se induktori s feromagnetskim jezgrama. Sužavanje opsega frekvencijskih birača omogućuje ekonomičnije korištenje frekvencijskog pojasa u komunikacijskom kanalu i povećava otpornost IMS-a na buku. Stoga su za daljnji razvoj frekvencijskih uređaja od interesa uskopojasni elektromehanički selektori i generatori frekvencije, kao i RS- filteri i generatori sa hibridna tehnologija proizvodnja.

Metode frekvencije podjele omogućile su izradu jednostavnih selektora frekvencija objekata koji ne zahtijevaju lokalne izvore energije, što je vrlo važno za objekte masovne kontrole disperziranih preko komunikacijskog kanala: na cjevovodima, u navodnjavanju, na naftnim poljima itd.

Vremenska podjela kanala razlikuje se po tome što svaki od N prijenosa signala, komunikacijski kanal se osigurava naizmjenično (sekvencionalno). U vremenskom intervalu T 1 prenosi se prvi signal, a u vremenskom intervalu T i signaliziram... Stoga svaki signal ima dodijeljen vremenski utor, koji ne može biti zauzet drugim signalima. Razdvajanje signala na odašiljačkoj i prijemnoj strani komunikacijskog kanala vrši se sinkrono i fazno radnim sklopkama (razdjelnicima). Za sve sustave s vremenskom podjelom signala obvezna je sinkronizacija rada ventila.

Pokazalo se da je beskontaktni relejni elementi s neograničenim ili vrlo velikim resursima aktiviranja relejnih elemenata preporučljivim koristiti ciklički način rada uređaja sa stabilnom taktom frekvencijom i frekvencijski stabilnim ciklusom prebacivanja od djelića sekunde. Kao taktna frekvencija u mnogim slučajevima korištena je uobičajena mreža napajanja od 50 Hz na odašiljačkoj i izravnoj strani. To je olakšalo sinkronizaciju ventila.

Tijekom ciklusa razdjelnika u takvim uređajima koji se još uvijek koriste u nacionalnom gospodarstvu, prenosi se samo jedna pripremna naredba za odabir izlaznih krugova objekta. U nizovima impulsa odgovora u svakom ciklusu, informacije o svim TMS-ima se prenose višekanalnom metodom. Operater, nakon što potvrdi pripremnu naredbu, prenosi izvršnu naredbu. Svi uređaji s vremenskom podjelom koriste brojne zaštite koje dramatično povećavaju pouzdanost prijenosa naredbi. Pouzdanost prijenosa TI i TK signala povećava se njihovim cikličkim ponavljanjem.

Multipleksiranje s kodnom podjelom Posjeduju uređaji s vremenskim kodom, koji se nazivaju i digitalni uređaji neosporne prednosti, kao što je veća otpornost na buku, najbolja upotreba komunikacijski kanal, velike prilike objedinjavanje masovne proizvodnje i uporabe u raznim uvjetima, unatoč nekoliko više komponente (dijelovi) u sustavu za jedan signal.

S obzirom na raznolikost mogućih i korištenih principa za konstruiranje kodnih (digitalnih) uređaja, ograničavamo se na prikaz generaliziranih, pojednostavljenih principa razdvajanja i prijenosa kodnih signala u višenamjenskim uređajima.

Kodni (digitalni) uređaji uključuju uređaje s vremenskom podjelom signalnih elemenata, dvopoložajnim kodovima, prijenosima adresnih signala ili s prevlašću adresnih prijenosa nad višekanalnim.

Brzina prijenosa informacija u uređajima može se mijenjati u širokim granicama promjenom frekvencije sata i uglavnom je ograničena širinom pojasa komunikacijskog kanala. Imajte na umu da je mogućnost promjene brzine prijenosa promjenom frekvencije takta tipična za široku klasu digitalnih sustava. Digitalni uređaji IMS može raditi na telegrafskom i telefonskom kanalu brzinom od 50 do 2000 - 3000 Bauda i više.